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第1章 简介
1.1 多线程的目的
QThread类提供了一个与平台无关的管理线程的方法。
在Qt中建立线程的主要目的就是为了用线程来处理那些耗时的后台操作，比如大量运算，复制大文件，网络传输等。
QT（也称为Qt框架）是一个用于开发跨平台应用程序的C++库。它提供了丰富的功能，包括多线程支持。
多线程是一种在同一时间处理多个任务的技术，它可以改善应用程序的响应性和性能。
1.2 QThread多线程使用方法
1. 自定义Thread继承QThread类
2. QObject::moveToThread(）
第2章 QThread
2.1 QThread支持多线程的步骤
在QT中使用多线程可以通过以下几个步骤来实现：
-
引入Qt多线程相关的类：在你的代码中引入/包含以下类的头文件：QThread、QRunnable、QThreadPool、QObject等。
-
创建一个继承自QThread或QRunnable的类：这个类将被用来执行需要在后台线程中运行的任务。如果你需要更多的灵活性和控制，可以选择继承自QThread，否则继承自QRunnable会更简单。
-
重写run()方法：在你的自定义类中重写run()方法，并在其中实现你的任务逻辑。
-
创建并启动线程：在主线程中创建你的自定义类的实例，然后调用start()方法来启动线程。这将自动调用你的run()方法。
以下是一个简单的示例代码，展示了如何在QT中使用多线程：
#include <QThread>
#include <QDebug>
class MyThread : public QThread
{
Q_OBJECT
public:
void run() override
{
// 执行你的任务逻辑
qDebug() << "Hello from thread";
}
};
int main(int argc, char *argv[])
{
QApplication app(argc, argv);
MyThread thread;
thread.start();
// 主线程继续执行其他任务
qDebug() << "Hello from main thread";
return app.exec();
}
在上面的例子中，我们创建了一个名为MyThread的类，继承自QThread。我们重写了run()方法，其中打印了一条消息。在main()函数中，我们创建了一个MyThread实例，并调用它的start()方法来启动线程。同时，主线程也继续执行其他任务。当运行这个程序时，你会看到两条消息，一条来自主线程，一条来自子线程。
需要注意的是，当使用多线程编程时，需要小心处理线程间的共享数据访问，避免出现竞争条件和其他线程相关的问题。QT提供了一些同步工具，如互斥锁和信号量，来帮助你实现线程间的安全数据访问。
Qt提供了强大的多线程支持，使开发者能够轻松地在应用程序中实现并发和并行处理。
以下是Qt多线程支持的一些重要组件和功能：
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QThread类：QThread是Qt提供的多线程编程的基础类。开发者可以通过继承QThread类来创建自己的线程类，并实现run()函数来定义线程的执行逻辑。
-
信号和槽机制：Qt的信号和槽机制是一个强大的线程间通信机制。线程间的对象通信可以通过信号和槽的方式来实现，无需直接操作共享数据。这种机制可以有效地降低多线程编程的复杂性。
-
QMutex类：QMutex是一个互斥锁类，用于保护共享数据的访问。通过QMutex，你可以确保在同一时间只有一个线程可以访问被保护的代码区域，从而避免竞态条件。
-
QWaitCondition类：QWaitCondition是一个条件变量类，用于线程间的等待和唤醒操作。通过QWaitCondition，你可以实现线程的等待直到某个条件满足，并在条件满足时唤醒线程。
-
QThreadPool类：QThreadPool是负责管理和调度线程的线程池类。通过QThreadPool，你可以将任务提交到池中，线程池会自动为你管理线程的生命周期和任务的执行。
除了上述的核心组件，Qt还提供了其他一些辅助类和工具，如QReadWriteLock（读写锁）、QSemaphore（信号量）、 QtConcurrent（并行编程框架）等，这些类和工具都可以帮助你更好地处理多线程编程。
在使用Qt多线程时，需要注意以下几点：
-
避免对共享数据的直接访问：尽量不要直接操作共享数据，而是通过信号和槽或使用互斥锁等机制来确保线程安全。
-
避免长时间阻塞主线程：如果在主线程中有耗时的操作，应该将其放入后台线程以避免阻塞主线程，保证应用程序的响应性。
-
小心使用线程间传递的数据：在线程间传递数据时需要注意数据的有效性和生命周期，避免出现悬空指针或无效引用等问题。
Qt的多线程支持可以帮助你更轻松地编写多线程应用程序，并在并发和并行处理方面提供了很大的便利性。通过合理地使用Qt的多线程功能，你可以提高应用程序的性能和响应性，并更好地利用多核处理器的计算能力。
2.2 QThread讲解
QThread是Qt提供的一个类，用于在应用程序中创建和管理线程。
它封装了底层的线程操作，使多线程编程变得更加方便和可管理。
以下是一些使用QThread的一般步骤和常见用法：
- 创建一个自定义的QThread子类，重写其run()函数。run()函数是在线程启动时执行的入口点，你可以在其中编写你的线程逻辑。
class MyThread : public QThread {
public:
void run() override {
// 编写线程逻辑
}
};
- 创建MyThread类的实例，并调用start()函数来启动线程。
MyThread* thread = new MyThread();
thread->start();
- 可选地，连接信号和槽以进行线程间通信。你可以使用Qt的信号和槽机制来在主线程和子线程之间进行通信。
connect(someObject, &SomeObject::someSignal, thread, &MyThread::someSlot);
// 或者反向连接
connect(thread, &MyThread::someSignal, someObject, &SomeObject::someSlot);
- 在需要的时候，可以调用wait()函数来等待子线程的结束。也可以调用quit()或terminate()函数来停止线程。
thread->wait(); // 等待线程结束
thread->quit(); // 请求线程退出
thread->terminate(); // 强制终止线程
- 检查线程的状态和控制线程行为。你可以使用QThread的函数来获取线程的当前状态，例如isRunning()、isFinished()、isInterruptionRequested()等。
if (thread->isRunning()) {
// 线程正在运行
}
QThread还提供了其他一些辅助功能，例如设置线程的优先级、设置线程栈的大小、事件循环和事件处理等。
需要注意的是，直接继承QThread并重写run()函数是一种使用QThread的传统方式。但是从Qt 5.2版本开始，Qt提供了一种更简单和更推荐的方式来处理多线程，即使用Qt的信号和槽机制与QRunnable和QThreadPool或Qt Concurrent组合使用。
希望这些信息对使用QThread类来创建和管理线程有所帮助。如果有任何进一步的问题，请随时提问。
2.3 QThread成员函数
QThread类是Qt中用于创建和管理线程的类，它提供了许多成员函数来管理线程的行为和状态。
以下是QThread类中一些常见的成员函数：
-
start()：启动线程，使其以独立线程的方式开始执行run()函数中的代码。 -
run()：需要在子类中重新实现的虚函数，定义线程执行的主要代码逻辑。 -
wait()：阻塞当前线程，直到线程执行完成。 -
sleep()：使当前线程睡眠指定的毫秒数。 -
terminate()：终止线程的执行。这是一种比较粗暴的方法，通常不推荐使用。 -
quit()：停止线程的事件循环，推出线程执行。通常与event loop（事件循环）一起使用。 -
msleep()：使当前线程睡眠指定的毫秒数。 -
usleep()：使当前线程睡眠指定的微秒数。 -
isRunning()：判断线程是否正在执行。 -
currentThreadId()：返回当前线程的唯一标识符。 -
priority()/setPriority()：获取或设置线程的优先级。 -
finished()：当线程执行完成时发出的信号。 -
started()：当线程开始执行时发出的信号。 -
finished()：在线程执行完成后，由QThread对象发出的信号。 -
moveToThread(QThread* thread)：将对象移动到指定的线程中运行。
这只是QThread类中的一些常见成员函数，通过使用这些函数，可以管理线程的执行、状态和行为。根据具体的应用需求，可能会使用更多的QThread成员函数来完成线程的管理和操作。
第3章 moveToThread
3.1 概述
moveToThread()是一个Qt中的成员函数，用于将对象移到指定的线程中执行。
它允许您在多线程应用程序中管理对象的线程执行上下文。
以下是moveToThread()函数的语法和用法：
void QObject::moveToThread(QThread* thread)
thread：指向目标线程的指针。
moveToThread()函数的作用是将调用该函数的对象与指定的线程相关联。
这意味着对象的方法和事件将在目标线程的上下文中执行，而不是在调用线程(创建对象的线程）的上下文中执行。
以下是一个使用moveToThread()函数的示例：
#include <QObject>
#include <QDebug>
#include <QThread>
class Worker : public QObject {
Q_OBJECT
public slots:
void doWork() {
qDebug() << "Worker thread:" << QThread::currentThread();
// 执行耗时操作
}
};
int main(int argc, char *argv[]) {
QCoreApplication app(argc, argv);
qDebug() << "Main thread:" << QThread::currentThread();
// 创建一个新的管理线程上下文的对象
QThread* workerThread = new QThread;
// 创建一个可以task对象，该对象可以执行某种操作，比如while循环的函数
Worker* worker = new Worker;
// 将Worker对象移到 workerThread 线程
// 如果没有这行代码，则worker的task在创建worker线程中执行，而不是目标线程上下文中执行
worker->moveToThread(workerThread);
// 当线程启动时，执行 Worker 的 doWork() 槽函数
// 线程QThread也是类的对象，因此，可以通过槽函数和信号在对象间通信：
// 在QThread对象中执行另一个需要循环执行的对象的成员函数（while循环）
QObject::connect(workerThread, &QThread::started, worker, &Worker::doWork);
//在QThread对象的上下文中发送一个started信号，在QThread线程对象的上下文中执行worker对象中的槽函数，该槽函数是一个while循环执行的函数。
workerThread->start();
return app.exec();
}
在上面的示例中，我们创建了一个Worker类，该类继承自QObject。Worker类中定义了一个doWork()方法用于执行耗时的工作。
在主函数中，我们创建了一个worker对象和一个workerThread线程对象。然后，使用moveToThread()将worker对象移动到workerThread线程中。这样，worker对象的doWork()方法将在workerThread线程中执行。
通过连接workerThread的started信号与worker的doWork()槽函数，当线程启动时，doWork()方法将自动被调用。
需要注意的是，moveToThread()函数只能在对象所属的线程中调用，否则会导致未定义的行为。因此，建议在创建对象后尽早调用moveToThread()函数来确保对象在预期的线程中执行。
moveToThread()函数在多线程编程中非常有用，它允许您将对象移动到适当的线程，并在该线程中执行相关的方法和事件处理。这有助于将耗时的操作与UI交互分开，保持应用程序的响应性。
第4章 QThread与moveToThread创建线程的比较
4.1 代码实例
#include "mainwindow.h"
#include <QApplication>
#include <QThread>
#include <QDebug>
#include <QObject>
#include <QWidget>
class MyThread : public QThread {
public:
void run() override {
qDebug() << "Run Thread started";
// 在这里执行耗时任务
int i = 0;
while(1)
{
sleep(3);
qDebug() << i << ": run thread：" << QThread::currentThread();
i++;
}
qDebug() << "Run Thread finished";
}
};
class MyWorker : public QObject {
Q_OBJECT
public slots:
void doWork() {
qDebug() << "doWork Thread started";
while(1){
qDebug() << "Worker thread:" << QThread::currentThread();
// 执行耗时操作
QThread::sleep(3);
}
qDebug() << "doWork Thread finished";
}
};
int main(int argc, char *argv[])
{
QApplication a(argc, argv);
MainWindow w;
qDebug() << "Main thread started: " << QThread::currentThread() ;
// 创建并启动run线程1
MyThread thread_run1;
thread_run1.start();
// 创建并启动run线程2
MyThread thread_run2;
thread_run2.start();
//创建一个管理线程上下文的对象
QThread* workerThread1 = new QThread;
//创建一个task对象
MyWorker* myworker1 = new MyWorker;
// 将 Worker 对象移到 workerThread 线程
//myworker1->moveToThread(workerThread1);
// 当线程启动时，执行 Worker 的 doWork() 槽函数
// 线程也是一个对象，因此可以使用对象之间的通信机制，进行通信
QObject::connect(workerThread1, &QThread::started, myworker1, &MyWorker::doWork);
workerThread1->start();
//创建一个管理线程上下文的对象
QThread* workerThread2 = new QThread;
//创建一个task对象
MyWorker* myworker2 = new MyWorker;
// 将 Worker 对象移到 workerThread 线程
myworker2->moveToThread(workerThread2);
// 当线程启动时，执行 Worker 的 doWork() 槽函数
// 线程也是一个对象，因此可以使用对象之间的通信机制，进行通信
QObject::connect(workerThread2, &QThread::started, myworker2, &MyWorker::doWork);
workerThread2->start();
qDebug() << "Main thread finished" << QThread::currentThread() ;
w.show();
return a.exec();
}
4.2 输出结果
Main thread started: QThread(0x9c7770)
Main thread finished QThread(0x9c7770)
Run Thread started
Run Thread started
doWork Thread started
Worker thread: QThread(0x30593d0)
doWork Thread started
Worker thread: QThread(0x9c7770) //没有myworker1->moveToThread(workerThread1)，因此，在主线程上下文中执行，因此，执行比较缓慢，滞后于workerThread2上下文的myworker2
0 : run thread： QThread(0x8bfc30)
0 : run thread： QThread(0x8bfc20)
Worker thread: QThread(0x30593d0)
Worker thread: QThread(0x9c7770)
1 : run thread： QThread(0x8bfc30)
1 : run thread： QThread(0x8bfc20)
Worker thread: QThread(0x30593d0)
Worker thread: QThread(0x9c7770)