QT多线程应用及代码示例

一.多线程的原理和功能

1.多线程（multithreading）是指从软件或者硬件上实现多个线程并发执行的技术。

2.多线程的功能和作用主要包括：

提高程序的并发性和效率：多线程可以同时执行多个任务，不同的线程可以同时读写不同的数据，从而避免了线程之间的阻塞等待，提高了程序的效率和响应速度。

解决负载均衡问题，充分利用CPU的资源：通过多线程，可以同时完成多件事情而互不干扰，提高cpu的使用效率。

异步处理：将程序中占据时间长的任务放到后台去处理，如图片、视频的下载，从而提高用户体验。

发挥多核处理器的优势：通过并发执行，让系统运行的更快、更流畅。

3.多线程程序缺点：

线程之间的共享资源会引发竞争条件，造成数据不一致问题，需要使用同步机制来解决。同时，多线程程序也会增加程序的复杂度和调试难度，需要谨慎设计和维护。

二.QT中的多线程

1.QThread线程基础

    QThread是Qt线程中有一个公共的抽象类，所有的线程类都是从QThread抽象类中派生的，需要实现QThread中的虚函数run(),通过start()函数来调用run函数。

    void run（）函数是线程体函数，用于定义线程的功能。

    void start（）函数是启动函数，用于将线程入口地址设置为run函数。

    void terminate（）函数用于强制结束线程，不保证数据完整性和资源释放。

    QCoreApplication::exec()总是在主线程(执行main()的线程)中被调用，不能从一个QThread中调用。在GUI程序中，主线程也称为GUI线程，是唯一允许执行GUI相关操作的线程。另外，必须在创建一个QThread前创建QApplication(or QCoreApplication)对象。

    当线程启动和结束时，QThread会发送信号started()和finished()，可以使用isFinished()和isRunning()来查询线程的状态。

    从Qt4.8起，可以释放运行刚刚结束的线程对象，通过连接finished()信号到QObject::deleteLater()槽。

    使用wait()来阻塞调用的线程，直到其它线程执行完毕（或者直到指定的时间过去）。

    静态函数currentThreadId()和currentThread()返回标识当前正在执行的线程。前者返回线程的ID，后者返回一个线程指针。

    要设置线程的名称，可以在启动线程之前调用setObjectName()。如果不调用setObjectName()，线程的名称将是线程对象的运行时类型（QThread子类的类名）。

2.线程的优先级

 QThread线程总共有8个优先级

 QThread::IdlePriority     0 scheduled only when no other threads are running.

 QThread::LowestPriority  1 scheduled less often than LowPriority.

 QThread::LowPriority     2 scheduled less often than NormalPriority.

 QThread::NormalPriority  3 the default priority of the operating system.

 QThread::HighPriority    4 scheduled more often than NormalPriority.

 QThread::HighestPriority  5 scheduled more often than HighPriority.

 QThread::TimeCriticalPriority  6 scheduled as often as possible.

  QThread::InheritPriority    7 use the same priority as the creating thread. This is the default.

3.void setPriority(Priority priority)

    设置正在运行线程的优先级。如果线程没有运行，此函数不执行任何操作并立即返回。使用的start()来启动一个线程具有特定的优先级。优先级参数可以是QThread::Priority枚举除InheritPriortyd的任何值。

4.线程的创建

  void start ( Priority priority = InheritPriority )

  启动线程执行，启动后会发出started ()信号

5.线程的执行

int exec() [protected]

  进入事件循环并等待直到调用exit()，返回值是通过调用exit()来获得，如果调用成功则返回0。

void run() [virtual protected]

  线程的起点，在调用start()之后，新创建的线程就会调用run函数，默认实现调用exec()，大多数需要重新实现run函数，便于管理自己的线程。run函数返回时，线程的执行将结束。

6.线程的退出

void quit();

通知线程事件循环退出，返回0表示成功，相当于调用了QThread::exit(0)。

void exit ( int returnCode = 0 );

调用exit后，thread将退出event loop，并从exec返回，exec的返回值就是returnCode。通常returnCode=0表示成功，其他值表示失败。

void terminate ();

  结束线程，线程是否立即终止取决于操作系统。

  线程被终止时，所有等待该线程Finished的线程都将被唤醒。

  terminate是否调用取决于setTerminationEnabled ( bool enabled = true )开关。

  void requestInterruption()

  请求线程的中断。请求是咨询意见并且取决于线程上运行的代码，来决定是否及如何执行这样的请求。此函数不停止线程上运行的任何事件循环，并且在任何情况下都不会终止它。

7.线程的等待

bool wait ( unsigned long time = ULONG_MAX )

  线程将会被阻塞，等待time毫秒,如果线程退出，则wait会返回。Wait函数解决多线程在执行时序上的依赖。

void msleep ( unsigned long msecs )

void sleep ( unsigned long secs )

void usleep ( unsigned long usecs )

sleep()、msleep()、usleep()允许秒，毫秒和微秒来区分，但在Qt5.0中被设为public。

一般情况下，wait()和sleep()函数应该不需要，因为Qt是一个事件驱动型框架。考虑监听finished()信号来取代wait()，使用QTimer来取代sleep()。

8.线程的状态

bool isFinished () const  线程是否已经退出

bool isRunning () const   线程是否处于运行状态

9.线程的属性

Priority priority () const

void setPriority ( Priority priority )

uint stackSize () const

void setStackSize ( uint stackSize )

void setTerminationEnabled ( bool enabled = true ) 设置是否响应terminate()函数

三.代码示例

  1. mythread.h

#ifndef MYTHREAD_H

#define MYTHREAD_H

#include <QThread>

//class QThread;

class QString;

class MyThread : public QThread

{

public:

    MyThread();

    void setMessage(const QString &message);

    void stop();

protected:

    void run();

private:

    QString m_MessageStr;

    volatile bool m_Stopped;

};

#endif // MYTHREAD_H

2.mythread.cpp

#include "mythread.h"

#include <QDebug>

MyThread::MyThread()

{

    m_Stopped = false;

}

void MyThread::setMessage(const QString &message)

{

    m_MessageStr = message;

}

void MyThread::stop()

{

    m_Stopped = true;

}

void MyThread::run()

{

    while(!m_Stopped)

    {

        qDebug()<<m_MessageStr;

        msleep(500);

    }

    m_Stopped = false;

}

3.threaddialog.h

#ifndef THREADDIALOG_H

#define THREADDIALOG_H

#include <QMainWindow>

#include <QDialog>

#include <QPushButton>

#include "mythread.h"

class ThreadDialog : public QDialog

{

    Q_OBJECT

public:

    ThreadDialog(QWidget *parent = 0);

    ~ThreadDialog();

protected:

    void closeEvent(QCloseEvent *event);

private slots:

    void startOrStopThreadA();

    void startOrStopThreadB();

private:

   MyThread m_ThreadA;

   MyThread m_ThreadB;

   QPushButton *m_ThreadAButton;

   QPushButton *m_ThreadBButton;

   QPushButton *m_QuitButton;

};

#endif // THREADDIALOG_H

4.threaddialog.cpp

#include "threaddialog.h"

#include <QHBoxLayout>

#include <QPushButton>

#include <QCloseEvent>

#include <QDebug>

ThreadDialog::ThreadDialog(QWidget *parent)

    : QDialog(parent)

{

    m_ThreadA.setMessage("A");

    m_ThreadB.setMessage("B");

    m_ThreadAButton = new QPushButton;

    m_ThreadAButton->setText("Sart A");

    m_ThreadBButton = new QPushButton;

    m_ThreadBButton->setText(tr("Start B"));

    m_QuitButton = new QPushButton;

    m_QuitButton->setText(tr("Quit"));

    m_QuitButton->setDefault(true);

    connect(m_ThreadAButton,SIGNAL(clicked(bool)),SLOT(startOrStopThreadA()));

    connect(m_ThreadBButton,SIGNAL(clicked(bool)),SLOT(startOrStopThreadB()));

    connect(m_QuitButton,SIGNAL(clicked(bool)),SLOT(close()));

    QHBoxLayout *hLayout = new QHBoxLayout(this);

    hLayout->addWidget(m_ThreadAButton);

    hLayout->addWidget(m_ThreadBButton);

    hLayout->addWidget(m_QuitButton);

    setLayout(hLayout);

    setWindowTitle(tr("Thread"));

}

ThreadDialog::~ThreadDialog()

{

}

void ThreadDialog::closeEvent(QCloseEvent *event)

{

    m_ThreadA.stop();

    m_ThreadB.stop();

    m_ThreadA.wait();

    m_ThreadB.wait();

    event->accept();

}

void ThreadDialog::startOrStopThreadA()

{

    if(m_ThreadA.isRunning())

    {

        m_ThreadA.stop();

        m_ThreadAButton->setText(tr("Start A"));

        qDebug()<<QString::fromLocal8Bit("线程停止");

    }

    else

    {

        m_ThreadA.start();

        m_ThreadAButton->setText(tr("Stop A"));

    }

}

void ThreadDialog::startOrStopThreadB()

{

    if(m_ThreadB.isRunning())

    {

        m_ThreadB.stop();

        m_ThreadBButton->setText(tr("Start B"));

        qDebug()<<QString::fromLocal8Bit("线程停止");

    }

    else

    {

        m_ThreadB.start();

        m_ThreadBButton->setText(tr("Stop B"));

    }

}

完整代码工程可在博客资源中下载：

https://download.csdn.net/download/xieliru/88845664?spm=1001.2014.3001.5501

4.运行结果

点击Start A按钮开始打印字符“A”,同时按钮显示Stop A;点击Start B按钮开始打印字符“B”,同时按钮显示Stop B;

点击Stop A按钮停止字符“A”打印,点击Stop B按钮停止字符“B”打印,点击Quit按钮退出Tread窗体。

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