日期:

2008-01-05 於武漢

開始

在許多應用中都會遇到非常耗時的運算，在進行該型別運算時常常會影響程式正常的訊息處理。 為了處理上述問題，我們可以將耗時的運算從GUI執行緒中移出來，單獨放到一個work執行緒中。 這樣的話，GUI則可以保持時刻響應。

下面的例子中，我們將演示如何運用多執行緒。在一個work執行緒中將完成繪製五角星的操作， 在繪製完成後將發射訊號通知GUI執行緒進行顯示。下面是程式的執行效果：

使用者介面

首先匯入相關模組。其中math和random模組在繪製五角星的時候需要：

import math, random, sys
from PyQt4.QtCore import
 
 *
from PyQt4.QtGui import *

class Window(QWidget):

    def __init__(self, parent = None):
        QWidget.__init__(self, parent)
        self.thread = Worker()

主視窗從QWidget繼承。同時建立一個Worker執行緒用於完成相關操作。

主視窗包含一個label，一個spin box（用於設定要繪製的五角星數目），一個按鈕，執行緒輸出的 圖象在另一個QLabel（viewer）中顯示。

        label = QLabel(self
 
.tr("Number of stars:"))
        self.spinBox = QSpinBox()
        self.spinBox.setMaximum(10000)
        self.spinBox.setValue(1000)
        self.startButton = QPushButton(self.tr("&Start"))
        self.viewer = QLabel()
        self.viewer.setFixedSize(300, 300)

執行緒的finished()和terminated()訊號被連線到self.updateUi，用於更新介面。output(QRect, QImage) 訊號連線到addImage()，用於繪製單個的五角星。

        self.connect(self.thread, SIGNAL("finished()"), self.updateUi)
        self.connect(self.thread, SIGNAL("terminated()"), self.updateUi)
        self.connect(self.thread, SIGNAL("output(QRect, QImage)"), self.addImage)
        self.connect(self.startButton, SIGNAL("clicked()"), self.makePicture)

按鈕的clicked()訊號連線到makePicture()，用於啟動work執行緒。每個部件元素通過grid佈局管理器 來管理。然後設定視窗標題。

        layout = QGridLayout()
        layout.addWidget(label, 0, 0)
        layout.addWidget(self.spinBox, 0, 1)
        layout.addWidget(self.startButton, 0, 2)
        layout.addWidget(self.viewer, 1, 0, 1, 3)
        self.setLayout(layout)
        
        self.setWindowTitle(self.tr("Simple Threading Example"))

makePicture()主要完成個操作：1. 禁止修改介面；2. 重新生成一個新的pixmap；3. 開始工作 執行緒的繪製操作。

    def makePicture(self):
    
        self.spinBox.setReadOnly(True)
        self.startButton.setEnabled(False)

        pixmap = QPixmap(self.viewer.size())
        pixmap.fill(Qt.black)
        self.viewer.setPixmap(pixmap)

        self.thread.render(self.viewer.size(), self.spinBox.value())

我們用viewer的大小和五角星的數目作為引數傳遞給work執行緒的render函式進行繪製操作。 其中五角星的數目從滑塊獲取（spinBox.value()）。

當work完成一個五角星的繪製時，會發射一個訊號，呼叫addImage()槽。addImage()槽根據五角星的 所在位置和對應的pixmap在view中顯示。然後更新視窗。

    def addImage(self, rect, image):
    
        pixmap = self.viewer.pixmap()
        painter = QPainter()

        painter.begin(pixmap)
        painter.drawImage(rect, image)
        painter.end()

        self.viewer.update(rect)

我們通過QPainter完成繪製操作。

updateUi()槽在work執行緒完成全部操作的時候被觸發。同時恢復視窗按鈕和滑塊的狀態。

    def updateUi(self):
    
        self.spinBox.setReadOnly(False)
        self.startButton.setEnabled(True)

前面我們已經知道怎麼在一個視窗部件中使用work執行緒，下面是work的具體實現。

Worker執行緒

為了能線上程中更好的使用Qt的訊號槽特性，我們使用PyQt中的執行緒來代替Python本身的執行緒機制。

class Worker(QThread):

    def __init__(self, parent = None):
    
        QThread.__init__(self, parent)
        self.exiting = False
        self.size = QSize(0, 0)
        self.stars = 0

在work執行緒中儲存一些基本的繪製資訊，並對它們進行初始化。其中exiting用於記錄執行緒的 工作狀態。

每個五角星都通過QPainterPath繪製：

        self.path = QPainterPath()
        angle = 2*math.pi/5
        self.outerRadius = 20
        self.innerRadius = 8
        self.path.moveTo(self.outerRadius, 0)
        for step in range(1, 6):
            self.path.lineTo(
                self.innerRadius * math.cos((step - 0.5) * angle),
                self.innerRadius * math.sin((step - 0.5) * angle)
                )
            self.path.lineTo(
                self.outerRadius * math.cos(step * angle),
                self.outerRadius * math.sin(step * angle)
                )
        self.path.closeSubpath()

當work執行緒物件在被銷燬的時候，需要停止執行緒。在__del__函式中呼叫執行緒的wait()等待 執行緒的退出。

    def __del__(self):
    
        self.exiting = True
        self.wait()

在渲染五角星之前，我們先記錄相關的繪製資訊，然後開啟執行緒。

    def render(self, size, stars):
    
        self.size = size
        self.stars = stars
        self.start()

start()方式用來啟動執行緒，並且執行執行緒類中的run()方法。在這裡我們重新實現了run()方法。 我們通過render()函式來代替直接呼叫run()，這樣我們就可以通過render給執行緒傳遞相關資訊。 run()方法定義如下：

    def run(self):
        
        # Note: This is never called directly. It is called by Qt once the
        # thread environment has been set up.
        
        random.seed()
        n = self.stars
        width = self.size.width()
        height = self.size.height()

前面已經儲存的屬性資訊對應要繪製五角星的數目和對應的繪製區域。

在繪製每個五角星的時候，我們檢測self.exiting的狀態，這樣可以確保在任何時刻都可以退出 執行緒。

        while not self.exiting and n > 0:
        
            image = QImage(self.outerRadius * 2, self.outerRadius * 2,
                           QImage.Format_ARGB32)
            image.fill(qRgba(0, 0, 0, 0))
            
            x = random.randrange(0, width)
            y = random.randrange(0, height)
            angle = random.randrange(0, 360)
            red = random.randrange(0, 256)
            green = random.randrange(0, 256)
            blue = random.randrange(0, 256)
            alpha = random.randrange(0, 256)
            
            painter = QPainter()
            painter.begin(image)
            painter.setRenderHint(QPainter.Antialiasing)
            painter.setPen(Qt.NoPen)
            painter.setBrush(QColor(red, green, blue, alpha))
            painter.translate(self.outerRadius, self.outerRadius)
            painter.rotate(angle)
            painter.drawPath(self.path)
            painter.end()

具體的繪製程式碼和多執行緒關係並不大，我們只是在區域內隨機地點繪製不同的五角星。

當每個五角星被繪製完成時刻，我們通過發射"output(QRect, QImage)"訊號來通知GUI執行緒 來執行相關的操作。

            self.emit(SIGNAL("output(QRect, QImage)"),
                      QRect(x - self.outerRadius, y - self.outerRadius,
                            self.outerRadius * 2, self.outerRadius * 2), image)
            n -= 1

用這種方式可以在不同執行緒之間傳遞QRect和QImage物件。

啟動程式碼

if __name__ == "__main__":

    app = QApplication(sys.argv)
    window = Window()
    window.show()
    sys.exit(app.exec_())

全部程式碼