快捷導(dǎo)航

一文詳解Qt中線程的實(shí)際應(yīng)用

更新時(shí)間：2023年03月10日 10:06:13 作者：音視頻開(kāi)發(fā)老舅

為了讓程序盡快響應(yīng)用戶操作，在開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序時(shí)經(jīng)常會(huì)使用到線程。這篇文章就來(lái)和大家介紹一下Qt中線程的實(shí)際應(yīng)用，感興趣的小伙伴可以了解一下

為了讓程序盡快響應(yīng)用戶操作，在開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序時(shí)經(jīng)常會(huì)使用到線程。對(duì)于耗時(shí)操作如果不使用線程，UI界面將會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于停滯狀態(tài)，這種情況是用戶非常不愿意看到的，我們可以用線程來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

大多數(shù)情況下，多線程耗時(shí)操作會(huì)與UI進(jìn)行交互，比如：顯示進(jìn)度、加載等待。。。讓用戶明確知道目前的狀態(tài)，并對(duì)結(jié)果有一個(gè)直觀的預(yù)期，甚至有趣巧妙的設(shè)計(jì)，能讓用戶愛(ài)上等待，把等待看成一件很美好的事。

1、多線程操作UI界面的示例

下面，是一個(gè)使用多線程操作UI界面的示例 - 更新進(jìn)度條，采用子類化QThread的方式。與此同時(shí)，分享在此過(guò)程中有可能遇到的問(wèn)題及解決方法。

首先創(chuàng)建QtGui應(yīng)用，工程名稱為“myThreadBar”，類名選擇“QMainWindow”，其他選項(xiàng)保持默認(rèn)即可。再添加一個(gè)名稱為WorkerThread的頭文件，定義一個(gè)WorkerThread類，讓其繼承自QThread，并重寫(xiě)run()函數(shù)，修改workerthread.h文件如下：

#ifndef WORKERTHREAD_H
#define WORKERTHREAD_H
 
#include <QThread>
#include <QDebug>
 
class WorkerThread : public QThread
{
    Q_OBJECT
 
public:
    explicit WorkerThread(QObject *parent = 0)
        : QThread(parent)
    {
        qDebug() << "Worker Thread : " << QThread::currentThreadId();
    }
 
protected:
    virtual void run() Q_DECL_OVERRIDE
    {
        qDebug() << "Worker Run Thread : " << QThread::currentThreadId();
        int nValue = 0;
        while (nValue < 100)
        {
            // 休眠50毫秒
            msleep(50);
            ++nValue;
 
            // 準(zhǔn)備更新
            emit resultReady(nValue);
        }
    }
 
signals:
    void resultReady(int value);
};
 
#endif // WORKERTHREAD_H

通過(guò)在run()函數(shù)中調(diào)用msleep(50)，線程會(huì)每隔50毫秒讓當(dāng)前的進(jìn)度值加1，然后發(fā)射一個(gè)resultReady()信號(hào)，其余時(shí)間什么都不做。在這段空閑時(shí)間，線程不占用任何的系統(tǒng)資源。當(dāng)休眠時(shí)間結(jié)束，線程就會(huì)獲得CPU時(shí)鐘，將繼續(xù)執(zhí)行它的指令。

再在mainwindow.ui上添加一個(gè)按鈕和進(jìn)度條部件，然后mainwindow.h修改如下：

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H
 
#include <QMainWindow>
#include "workerthread.h"
 
namespace Ui {
class MainWindow;
}
 
class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT
 
public:
    explicit MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
    ~MainWindow();
 
private slots:
    // 更新進(jìn)度
    void handleResults(int value);
 
    // 開(kāi)啟線程
    void startThread();
 
private:
    Ui::MainWindow *ui;
 
    WorkerThread m_workerThread;
};
 
#endif // MAINWINDOW_H

然后mainwindow.cpp修改如下：

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
 
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
        
    qDebug() << "Main Thread : " << QThread::currentThreadId();        
 
    // 連接信號(hào)槽
    this->connect(ui->pushButton, SIGNAL(clicked(bool)), this, SLOT(startThread()));
}
 
MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}
 
void MainWindow::handleResults(int value)
{
    qDebug() << "Handle Thread : " << QThread::currentThreadId();
    ui->progressBar->setValue(value);
}
 
void MainWindow::startThread()
{
    WorkerThread *workerThread = new WorkerThread(this);
    this->connect(workerThread, SIGNAL(resultReady(int)), this, SLOT(handleResults(int)));
    // 線程結(jié)束后，自動(dòng)銷毀
    this->connect(workerThread, SIGNAL(finished()), workerThread, SLOT(deleteLater()));
    workerThread->start();
}

由于信號(hào)與槽連接類型默認(rèn)為“Qt::AutoConnection”，在這里相當(dāng)于“Qt::QueuedConnection”。也就是說(shuō)，槽函數(shù)在接收者的線程（主線程）中執(zhí)行。

執(zhí)行程序，“應(yīng)用程序輸出”窗口輸出如下：

Main Thread : 0x3140
Worker Thread : 0x3140
Worker Run Thread : 0x2588
Handle Thread : 0x3140

顯然，UI界面、Worker構(gòu)造函數(shù)、槽函數(shù)處于同一線程（主線程），而run()函數(shù)處于另一線程（次線程）。

2、避免多次connect

當(dāng)多次點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕的時(shí)候，就會(huì)多次connect()，從而啟動(dòng)多個(gè)線程，同時(shí)更新進(jìn)度條。為了避免這個(gè)問(wèn)題，我們先在mainwindow.h上添加私有成員變量"WorkerThread m_workerThread;"，然后修改mainwindow.cpp如下：

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
 
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
 
    // 連接信號(hào)槽
    this->connect(ui->pushButton, SIGNAL(clicked(bool)), this, SLOT(startThread()));
 
    this->connect(&m_workerThread, SIGNAL(resultReady(int)), this, SLOT(handleResults(int)));
}
 
MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}
 
void MainWindow::handleResults(int value)
{
    qDebug() << "Handle Thread : " << QThread::currentThreadId();
    ui->progressBar->setValue(value);
}
 
void MainWindow::startThread()
{
    if (!m_workerThread.isRunning())
        m_workerThread.start();
}

不再在startThread()函數(shù)內(nèi)創(chuàng)建WorkerThread對(duì)象指針，而是定義私有成員變量，再將connect添加在構(gòu)造函數(shù)中，保證了信號(hào)槽的正常連接。在線程start()之前，可以使用isFinished()和isRunning()來(lái)查詢線程的狀態(tài)，判斷線程是否正在運(yùn)行，以確保線程的正常啟動(dòng)。

3、優(yōu)雅地結(jié)束線程的兩種方法

如果一個(gè)線程運(yùn)行完成，就會(huì)結(jié)束。可很多情況并非這么簡(jiǎn)單，由于某種特殊原因，當(dāng)線程還未執(zhí)行完時(shí)，我們就想中止它。

不恰當(dāng)?shù)闹兄雇鶗?huì)引起一些未知錯(cuò)誤。比如：當(dāng)關(guān)閉主界面的時(shí)候，很有可能次線程正在運(yùn)行，這時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)如下提示：

QThread: Destroyed while thread is still running

這是因?yàn)榇尉€程還在運(yùn)行，就結(jié)束了UI主線程，導(dǎo)致事件循環(huán)結(jié)束。這個(gè)問(wèn)題在使用線程的過(guò)程中經(jīng)常遇到，尤其是耗時(shí)操作。大多數(shù)情況下，當(dāng)程序退出時(shí)，次線程也許會(huì)正常退出。這時(shí)，雖然抱著僥幸心理，但隱患依然存在，也許在極少數(shù)情況下，就會(huì)出現(xiàn)Crash。

所以，我們應(yīng)該采取合理的措施來(lái)優(yōu)雅地結(jié)束線程，一般思路：

發(fā)起線程退出操作，調(diào)用quit()或exit()。
等待線程完全停止，刪除創(chuàng)建在堆上的對(duì)象。
適當(dāng)?shù)氖褂脀ait()（用于等待線程的退出）和合理的算法。

方法一

這種方式是Qt4.x中比較常用的，主要是利用“QMutex互斥鎖 + bool成員變量”的方式來(lái)保證共享數(shù)據(jù)的安全性。在workerthread.h上繼續(xù)添加互斥鎖、析構(gòu)函數(shù)和stop()函數(shù)，修改如下：

#ifndef WORKERTHREAD_H
#define WORKERTHREAD_H
 
#include <QThread>
#include <QMutexLocker>
#include <QDebug>
 
class WorkerThread : public QThread
{
    Q_OBJECT
 
public:
    explicit WorkerThread(QObject *parent = 0)
        : QThread(parent),
          m_bStopped(false)
    {
        qDebug() << "Worker Thread : " << QThread::currentThreadId();
    }
 
    ~WorkerThread()
    {
        stop();
        quit();
        wait();
    }
 
    void stop()
    {
        qDebug() << "Worker Stop Thread : " << QThread::currentThreadId();
        QMutexLocker locker(&m_mutex);
        m_bStopped = true;
    }
 
protected:
    virtual void run() Q_DECL_OVERRIDE 
    {
        qDebug() << "Worker Run Thread : " << QThread::currentThreadId();
        int nValue = 0;
        while (nValue < 100)
        {
            // 休眠50毫秒
            msleep(50);
            ++nValue;
 
            // 準(zhǔn)備更新
            emit resultReady(nValue);
 
            // 檢測(cè)是否停止
            {
                QMutexLocker locker(&m_mutex);
                if (m_bStopped)
                    break;
            }
            // locker超出范圍并釋放互斥鎖
        }
    }
    
signals:
    void resultReady(int value);
 
private:
    bool m_bStopped;
    QMutex m_mutex;
};
 
#endif // WORKERTHREAD_H

當(dāng)主窗口被關(guān)閉，其“子對(duì)象”WorkerThread也會(huì)析構(gòu)調(diào)用stop()函數(shù)，使m_bStopped變?yōu)閠rue，則break跳出循環(huán)結(jié)束run()函數(shù)，結(jié)束進(jìn)程。當(dāng)主線程調(diào)用stop()更新m_bStopped的時(shí)候，run()函數(shù)也極有可能正在訪問(wèn)它（這時(shí)，他們處于不同的線程），所以存在資源競(jìng)爭(zhēng)，因此需要加鎖，保證共享數(shù)據(jù)的安全性。

為什么要加鎖？

很簡(jiǎn)單，是為了共享數(shù)據(jù)段操作的互斥。避免形成資源競(jìng)爭(zhēng)的情況（多個(gè)線程有可能訪問(wèn)同一共享資源的情況）。

方法二

Qt5以后，可以使用requestInterruption()、isInterruptionRequested()這兩個(gè)函數(shù)，使用很方便，修改workerthread.h文件如下：

#ifndef WORKERTHREAD_H
#define WORKERTHREAD_H
 
#include <QThread>
#include <QMutexLocker>
#include <QDebug>
 
class WorkerThread : public QThread
{
    Q_OBJECT
 
public:
    explicit WorkerThread(QObject *parent = nullptr)
        : QThread(parent)
    {
        qDebug() << "Worker Thread : " << QThread::currentThreadId();
    }
 
    ~WorkerThread()
    {
        // 請(qǐng)求終止
        requestInterruption();
        quit();
        wait();
    }
 
protected:
    virtual void run() Q_DECL_OVERRIDE
    {
        qDebug() << "Worker Run Thread : " << QThread::currentThreadId();
        int nValue = 0;
 
        // 是否請(qǐng)求終止
        while (!isInterruptionRequested())
        {
            while (nValue < 100)
            {
                // 休眠50毫秒
                msleep(50);
                ++nValue;
 
                // 準(zhǔn)備更新
                emit resultReady(nValue);
            }
        }
 
    }
signals:
    void resultReady(int value);
};
 
#endif // WORKERTHREAD_H

在耗時(shí)操作中使用isInterruptionRequested()來(lái)判斷是否請(qǐng)求終止線程，如果沒(méi)有，則一直運(yùn)行；當(dāng)希望終止線程的時(shí)候，調(diào)用requestInterruption()即可。這兩個(gè)函數(shù)內(nèi)部也使用了互斥鎖QMutex。

以上就是一文詳解Qt中線程的實(shí)際應(yīng)用的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Qt線程的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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