淺談Qt信號(hào)槽與事件循環(huán)的關(guān)系
關(guān)于信號(hào)槽與事件循環(huán)，相關(guān)的文章非常多了，本文不做過(guò)多介紹。本文主要是通過(guò)簡(jiǎn)單的幾個(gè)例子，嘗試解釋信號(hào)槽與事件循環(huán)的關(guān)系，幫助進(jìn)一步理解。
一、信號(hào)槽
類(lèi)中聲明的信號(hào)，實(shí)際也是聲明一個(gè)函數(shù)，其實(shí)現(xiàn)由moc機(jī)制自動(dòng)生成在moc文件里，信號(hào)觸發(fā)意味著函數(shù)調(diào)用：
// widget.h , Widget類(lèi)
signals:
void widgetSignal1();// moc_widget.cpp
void Widget::widgetSignal1()
{
QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 0, nullptr);
}Qt中通過(guò)QObject::connect建立起信號(hào)與信號(hào)或槽之間的連接，信號(hào)觸發(fā)（也即函數(shù)調(diào)用）時(shí)，查找連接信息，從而觸發(fā)槽的調(diào)用。
QObject::connect，參數(shù)可以指定連接類(lèi)型(Qt::ConnectionType)，可以確定槽以什么樣的方式執(zhí)行。常用自動(dòng)連接、直接連接、隊(duì)列連接。自動(dòng)連接信號(hào)觸發(fā)時(shí)，根據(jù)當(dāng)前線程與接收者(receiver)所在線程是否相同，選擇直接連接或者隊(duì)列連接的執(zhí)行邏輯。
二、事件循環(huán)
很多GUI框架都有事件循環(huán)這個(gè)概念，借由事件隊(duì)列來(lái)驅(qū)動(dòng)程序執(zhí)行不同的邏輯。簡(jiǎn)單理解就是，線程內(nèi)維護(hù)一個(gè)事件隊(duì)列，當(dāng)事件隊(duì)列為空時(shí)，線程等待新的事件到來(lái)。有事件時(shí)，線程取出一個(gè)事件，調(diào)用該事件對(duì)應(yīng)的處理過(guò)程。
UI線程(主線程)，通常事件會(huì)比較多，例如鼠標(biāo)鍵盤(pán)輸出、重繪等。自定義的線程（QThread實(shí)例），也可以啟動(dòng)一個(gè)屬于自己的事件循環(huán)，事件多數(shù)由程序自己產(chǎn)生。
而Qt的信號(hào)槽的機(jī)制，一部分也是依賴(lài)事件循環(huán)實(shí)現(xiàn)跨線程執(zhí)行槽。
三、關(guān)系
盡管常說(shuō)Qt的信號(hào)槽依賴(lài)事件循環(huán)，但實(shí)際運(yùn)用起來(lái)，總是出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題。這里寫(xiě)幾個(gè)使用例子，幫助總結(jié)一下。
1. 基本寫(xiě)法
先做個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試，在當(dāng)前線程創(chuàng)建對(duì)象并觸發(fā)信號(hào)：
TestObject * object = new TestObject(); connect(this, SIGNAL(widgetSignal1()), object, SLOT(doTest1())); qDebug() << "emit in thread: " << QThread::currentThreadId(); emit widgetSignal1(); qDebug() << timer.elapsed();
void TestObject::doTest1()
{
qDebug() << "doTest1 in thread: " << QThread::currentThreadId();
QThread::currentThread()->msleep(1000);
}
此時(shí)輸出：
emit in thread: 0x3bd0
doTest1 in thread: 0x3bd0
1000
如果將connect改為隊(duì)列連接：
emit in thread: 0x1fe0
0
doTest1 in thread: 0x1fe0
至少可以看出，信號(hào)的觸發(fā)時(shí)的線程與槽執(zhí)行線程一致，并且默認(rèn)連接時(shí)，似乎等槽執(zhí)行完成后，才執(zhí)行后面的代碼。而強(qiáng)制使用隊(duì)列隊(duì)列連接時(shí)，槽的執(zhí)行被延遲，如果深入研究的話，會(huì)發(fā)現(xiàn)此時(shí)Qt生成了一個(gè)QMetaCallEvent事件，事件循環(huán)參與其中。
2. 加入額外的線程
這里接涉及不同方式的影響，1. 繼承QThread重寫(xiě)QThread::run不啟動(dòng)事件循環(huán)；2. moveToThread使用默認(rèn)事件循環(huán)；3. QtConcurrent線程接口和std::thread開(kāi)啟線程；4.信號(hào)觸發(fā)者和接收者創(chuàng)建時(shí)機(jī)； 5.信號(hào)觸發(fā)時(shí)的線程。這幾種情況又相互交錯(cuò)，非常復(fù)雜。
（下面的測(cè)試代碼不釋放對(duì)象，不考慮內(nèi)存泄漏，如果某些測(cè)試與預(yù)期不符，可能是信號(hào)多次連接的問(wèn)題）
繼承QThread，并重寫(xiě)QThread::run
這是初學(xué)者最常用的一種寫(xiě)法，QThread子類(lèi)定義信號(hào)或者槽，run內(nèi)觸發(fā)信號(hào)。此時(shí)就涉及到一個(gè)非常重要的知識(shí)點(diǎn)：對(duì)象的所在線程是創(chuàng)建該對(duì)象時(shí)線程，這也意味著，盡管QThread::run方法是在線程中執(zhí)行，但QThread對(duì)象仍舊是屬于創(chuàng)建它的線程：
MyThread * thread = new MyThread(); // MyThread繼承自QThread thread->start(); connect(this,SIGNAL(widgetSignal1()), thread, SLOT(doThreadSlot())); qDebug() << "emit in thread: " << QThread::currentThreadId(); emit widgetSignal1(); qDebug() << timer.elapsed();
輸出：
emit in thread: 0x52c
doThreadSlot in thread: 0x52c
2000
此時(shí)，觸發(fā)的時(shí)直接連接的邏輯，輸出跟上面基本寫(xiě)法里一樣。也可以調(diào)用QObject::thread，看看線程id是否與創(chuàng)建時(shí)的線程一致。
如果重寫(xiě)QThread::run方法，在run內(nèi)觸發(fā)MyThread信號(hào)：
// Widget類(lèi)
void Widget::on_pushButton_clicked()
{
MyThread * thread = new MyThread();
connect(thread,SIGNAL(progressChanged()), this, SLOT(onProcessChanged()));
thread->start();
}
// MyThread類(lèi)
void MyThread::run()
{
qDebug() << "emit in thread: " << QThread::currentThreadId();
emit progressChanged();
}
測(cè)試輸出，線程不一致。
QThread::run的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)時(shí)啟動(dòng)一個(gè)事件循環(huán)，上面的重寫(xiě)沒(méi)有啟動(dòng)事件循環(huán)。這里就出現(xiàn)了第二個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：為什么沒(méi)有事件循環(huán)，信號(hào)還是正常觸發(fā)了？ 當(dāng)然你可能會(huì)懷疑，也許Qt背后偷偷啟動(dòng)了個(gè)呢。
QtConcurrent線程接口和std::thread試試
TestObject * object = new TestObject();
connect(this, SIGNAL(widgetSignal1()), object, SLOT(doTest1()));
QtConcurrent::run([this](){
qDebug() << "emit in thread: " << QThread::currentThreadId();
emit widgetSignal1();
});
輸出：
emit in thread: 0x3088
0
doTest1 in thread: 0x2ac0
槽正常執(zhí)行，并且使用了隊(duì)列觸發(fā)，將QtConcurrent換成std::thread后，也是同樣的結(jié)果。因此，信號(hào)觸發(fā)時(shí)，是不需要當(dāng)前線程有事件循環(huán)，因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)查找連接信息并根據(jù)接收者所在線程來(lái)確定是否需要構(gòu)造事件。
使用moveToThread方式創(chuàng)建線程
moveToThread可以切換指定對(duì)象的所屬線程，該方法不是線程安全的，僅允許在對(duì)象的所在線程將該對(duì)象移動(dòng)到其他線程。也就是說(shuō)，將對(duì)象從線程A移動(dòng)到線程B后，可以在線程B里將對(duì)象再移動(dòng)到線程A，但不能在A線程里調(diào)用 moveToThread。
文檔里指明，不允許對(duì)象父子在不同的線程。moveToThread前，不應(yīng)該指定對(duì)象的parent。
QThread * thread= new QThread(); TestObject * object = new TestObject(); connect(this, SIGNAL(widgetSignal1()), object, SLOT(doTest1())); object->moveToThread(thread); thread->start(); //啟動(dòng)線程 emit widgetSignal1(); //觸發(fā)信號(hào) QTimer::singleShot(1000, this, SIGNAL(widgetSignal1())); QThread::msleep(10); thread->quit();
這段代碼，將TestObject實(shí)例object移動(dòng)到線程，并啟動(dòng)線程，觸發(fā)一次信號(hào)，使用QTimer::singleShot延遲1s再次觸發(fā)一次信號(hào)。最后結(jié)束線程事件循環(huán)。測(cè)試結(jié)果顯示，第二次的信號(hào)并沒(méi)有觸發(fā)槽。 因?yàn)槭录h(huán)提前關(guān)閉了。
(休眠10ms是為了避免第一次的信號(hào)觸發(fā)后，線程事件循環(huán)還未開(kāi)始處理就退出了。如果不休眠10ms，多次執(zhí)行這段代碼，第一次信號(hào)還是有概率觸發(fā)槽函數(shù)的，這就是線程。)
如果上面的代碼改成：
QThread * thread= new QThread(); TestObject * object = new TestObject(); connect(this, SIGNAL(widgetSignal1()), object, SLOT(doTest1())); object->moveToThread(thread); thread->start(); QTimer::singleShot(1000, this, SIGNAL(widgetSignal1())); QTimer::singleShot(2000, thread, SLOT(start())); thread->quit();
多加一句延遲啟動(dòng)線程，測(cè)試結(jié)果顯示，第二次的信號(hào)觸發(fā)的槽成功執(zhí)行?？梢?jiàn)跨線程觸發(fā)信號(hào)會(huì)產(chǎn)生事件并投遞到接收者所在線程隊(duì)列。
在不同的線程中創(chuàng)建對(duì)象
上面所有的測(cè)試代碼都是在主線程創(chuàng)建的對(duì)象，主線程事件循環(huán)一般情況下總是存在的，如果換成 QtConcurrent 或者 std::thread中創(chuàng)建對(duì)象呢？
不用測(cè)試也能推測(cè)出來(lái)，如果接收者所在線程不存在事件循環(huán)，那么跨線程的觸發(fā)槽不會(huì)觸發(fā)，因?yàn)闆](méi)有辦法處理。(但可以在其他線程創(chuàng)建完成后，移動(dòng)到有事件循環(huán)的線程中)。
隊(duì)列阻塞連接
（Qt的信號(hào)槽連接類(lèi)型還支持隊(duì)列阻塞模式，后面再補(bǔ)充吧）
四、總結(jié)
上面的測(cè)試，也沒(méi)有把所有可能的情況覆蓋。比如再引入QEventLoop可能會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題。
最后做個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)，Qt的信號(hào)觸發(fā)時(shí)，根據(jù)連接類(lèi)型、接收者所在線程選擇槽的調(diào)用方式。
- 自動(dòng)連接，信號(hào)觸發(fā)時(shí)線程 = 接收者所在線程，此時(shí)直接調(diào)用
- 自動(dòng)連接，信號(hào)觸發(fā)時(shí)線程 ≠ 接收者所在線程，產(chǎn)生事件投遞到接收者線程事件循環(huán)
- 如果是隊(duì)列連接，產(chǎn)生事件投遞到接收者線程事件循環(huán)
也就是，信號(hào)的觸發(fā)不關(guān)心觸發(fā)者所在線程有沒(méi)有事件循環(huán)。只有選擇了隊(duì)列方式，產(chǎn)生了事件，才會(huì)依賴(lài)接收者所在的事件循環(huán)處理。因此，信號(hào)總是會(huì)觸發(fā)，如果槽沒(méi)有執(zhí)行，也是接收者的問(wèn)題。
五、另外一些問(wèn)題
std::thread和QtConcurrent接口創(chuàng)建的線程差異
一開(kāi)始我以為信號(hào)的觸發(fā)也對(duì)線程有一定的要求，比如必須是QThread。但實(shí)際std::thread內(nèi)也可以觸發(fā)信號(hào)。
在這樣的線程中創(chuàng)建對(duì)象A，并連接其他線程對(duì)象B的信號(hào)到A的槽，QtConcurrent可以在線程生存周期內(nèi)，調(diào)用QCoreApplication::processEvents處理對(duì)象B觸發(fā)的信號(hào)，而std::thread沒(méi)有這樣的能力?？赡躋tConcurrent內(nèi)部是通過(guò)QThread實(shí)現(xiàn)的，std::thread為什么沒(méi)有這樣的能力（畢竟QObject::thread是可以獲取信息的）？
QTimer不能在非QThread線程內(nèi)啟動(dòng)，也許也是因?yàn)閮烧叩牟町愐鸬摹?/p>
QTimer::singleShot啟動(dòng)0延時(shí)，因?yàn)椴恍枰娴膯?dòng)計(jì)時(shí)器，不依賴(lài)線程的隊(duì)列產(chǎn)生超時(shí)事件，又都可以用。
到此這篇關(guān)于淺談Qt信號(hào)槽與事件循環(huán)的關(guān)系的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Qt信號(hào)槽與事件循環(huán)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
相關(guān)文章
這篇文章主要介紹了C++嵌入式內(nèi)存管理，是對(duì)上一篇內(nèi)存的一個(gè)補(bǔ)充，主要講解Linux中的內(nèi)存；這部分對(duì)于一些端側(cè)部署的伙伴來(lái)說(shuō)比較重要，推薦針對(duì)不同的板子，下面來(lái)看看詳細(xì)內(nèi)容吧,需要的朋友可以參考一下2021-12-12
C++?Stack（堆棧）?是一個(gè)容器類(lèi)的改編，為程序員提供了堆棧的全部功能，也就是說(shuō)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)先進(jìn)后出（FILO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，許多程序都使用了?queue?容器。queue?容器可以用來(lái)表示超市的結(jié)賬隊(duì)列或服務(wù)器上等待執(zhí)行的數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)隊(duì)列2022-03-03
C 語(yǔ)言提供了豐富的操作符，有：算術(shù)操作符，移位操作符，位操作符，賦值操作符，單目操作符，關(guān)系操作符，邏輯操作符，條件操作符等。接下了讓我們?cè)敿?xì)了解掌握它2022-05-05
處理時(shí)間是編程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，C語(yǔ)言中提供了一些時(shí)間處理函數(shù)，在此記錄下一些基本的用法。下面這篇文章主要給大家介紹了C語(yǔ)言中關(guān)于時(shí)間的基本用法的相關(guān)資料，需要的朋友可以參考借鑒，感興趣的朋友們來(lái)一起看看吧。2017-01-01
這篇文章主要介紹了C語(yǔ)言文件操作詳情，主要討論的是數(shù)據(jù)文件，通過(guò)處理的磁盤(pán)上的文件展開(kāi)主題內(nèi)容介紹，需要的小伙伴可以參考一下，希望對(duì)你的學(xué)習(xí)有所幫助2022-04-04
這篇文章主要介紹了C++ 中快排的遞歸和非遞歸實(shí)現(xiàn)的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下2017-06-06
這篇文章主要介紹了C語(yǔ)言指針詳解及用法示例，介紹了其相關(guān)概念，然后分享了幾種用法，具有一定參考價(jià)值。需要的朋友可以了解下2021-09-09
這篇文章主要為大家介紹了C++讀取單個(gè)字符操作示例詳解,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪2023-09-09
C語(yǔ)言素?cái)?shù)(質(zhì)數(shù))判斷的3種方法舉例
這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C語(yǔ)言素?cái)?shù)(質(zhì)數(shù))判斷的3種方法,質(zhì)數(shù)是只能被1或者自身整除的自然數(shù)(不包括1),稱(chēng)為質(zhì)數(shù),文中通過(guò)代碼介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下2023-11-11
Dev-C++是一個(gè)Windows環(huán)境下C/C++的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE),它是一款自由軟件,遵守GPL,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于適合新手小白DEV?C++的使用方法,文中通過(guò)圖文介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下2023-02-02