Qt开发 | Qt创建线程 | Qt并发-QtConcurrent

文章目录

  • 一、Qt创建线程的三种方法
  • 二、Qt并发：QtConcurrent介绍
  • 三、QtConcurrent run参数说明
  • 四、获取QtConcurrent的返回值
  • 五、C++其他线程技术介绍

一、Qt创建线程的三种方法

  以下是Qt创建线程的三种方法：

  • 方法一：派生于QThread

    派生于QThread，这是Qt创建线程最常用的方法。线程类中重写虚函数void QThread::run();，在run()函数中写具体内容，外部通过start()调用，即可执行线程体run()。

    注意：派生于QThread的类，构造函数属于主线程，run函数属于子线程，可以通过打印线程id来判断

    示例：

    VS中创建Qt控制台项目

    MyThread.h：

    #pragma once#include <QThread>class MyThread : public QThread
{
public:MyThread();void run()override;
};

    MyThread.cpp：

    #include "MyThread.h"
#include <QDebug>MyThread::MyThread()
{qDebug() << "MyThread construct id =" << QThread::currentThreadId;
}void MyThread::run()
{qDebug() << "MyThread run id =" << QThread::currentThreadId;int index = 0;while (1){qDebug() << index++;QThread::msleep(500);}
}

    main.cpp：

    #include <QtCore/QCoreApplication>
#include <QDebug>
#include "MyThread.h"int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);qDebug() << "main thread id = " << QThread::currentThreadId;MyThread th;th.start();qDebug() << "main thread end!";return a.exec();
}

    运行结果：

    main thread id =  0x78272815
MyThread construct id = 0x78272815
main thread end!
MyThread run id = 0x78272815
0
1
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4
5
6
...

  • 方法二：派生于QRunnable

    派生于QRunnable，重写run()方法，在run()方法里处理其他任务，调用时需要借助Qt线程池

    注意：这种新建线程的方法的最大缺点是：不能使用Qt信号槽机制，因为QRunnable不是继承自QObject。但是这种方法的好处是：可以让QThreadPool来管理线程，QThreadPool会自动清理我们新建的QRunnable对象。

    示例：

    MyRunnable.h：

    #pragma once#include <QRunnable>class MyRunnable : public QRunnable
{
public:MyRunnable();void run()override;
};

    MyRunnable.cpp：

    #include "MyRunnable.h"
#include <QThread>
#include <QDebug>MyRunnable::MyRunnable()
{qDebug() << "MyRunnable construct id =" << QThread::currentThreadId;
}void MyRunnable::run()
{qDebug() << "MyRunnable run id =" << QThread::currentThreadId;
}

    main.cpp：

    #include <QtCore/QCoreApplication>
#include <QDebug>
#include <QThreadPool>
#include "MyThread.h"
#include "MyRunnable.h"int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);qDebug() << "main thread id = " << QThread::currentThreadId;//MyThread th;//th.start();MyRunnable* th = new MyRunnable();QThreadPool::globalInstance()->start(th);qDebug() << "main thread end!";return a.exec();
}

    运行结果：

    main thread id =  0x78272815
MyRunnable construct id = 0x78272815
main thread end!
MyRunnable run id = 0x78272815

  • 方法三：moveToThread

    派生于QObject，使用moveToThread方法将任何QObject派生类的实例移动到另一个线程。将QThread对象作为私有成员，在构造函数里moveToThread，然后启动线程。

    QThread *thread = new QThread;
this->moveToThread(thread);
thread->start();

    示例：

    MyObject.h：

    #pragma once
#include <qobject.h>
#include <QThread>class MyObject : public QObject
{Q_OBJECT
public:MyObject();public slots:void process();private:QThread m_pTh;
};

    MyObject.cpp：

    #include "MyObject.h"
#include <QDebug>MyObject::MyObject()
{this->moveToThread(&m_pTh);m_pTh.start();qDebug() << "MyObject construct id = " << QThread::currentThreadId();
}void MyObject::process()
{qDebug() << "MyObject process id = " << QThread::currentThreadId();int index = 0;while (1){qDebug() << index++;QThread::msleep(300);}
}

    ch7_1_mtt.h：

    #pragma once#include <QtWidgets/QWidget>
#include "ui_ch7_1_mtt.h"
#include "MyObject.h"class ch7_1_mtt : public QWidget
{Q_OBJECTpublic:ch7_1_mtt(QWidget *parent = nullptr);~ch7_1_mtt();public slots:void on_pushButton_clicked();signals:void sig_pro();private:Ui::ch7_1_mttClass ui;MyObject* m_pObj;
};

    ch7_1_mtt.cpp：

    #include "ch7_1_mtt.h"
#include <QDebug>ch7_1_mtt::ch7_1_mtt(QWidget *parent): QWidget(parent)
{ui.setupUi(this);qDebug() << "main construct id = " << QThread::currentThreadId();m_pObj = new MyObject();connect(this, &ch7_1_mtt::sig_pro, m_pObj, &MyObject::process);
}ch7_1_mtt::~ch7_1_mtt()
{}void ch7_1_mtt::on_pushButton_clicked()
{//通过信号槽方式调用，相当于在子线程中运行；若直接调用process()函数，则相当于在主线程中运行emit sig_pro();
}

    在槽函数中进行耗时操作可以使用线程，在子线程中进行耗时操作

    main.cpp：

    #include "ch7_1_mtt.h"
#include <QtWidgets/QApplication>int main(int argc, char *argv[])
{QApplication a(argc, argv);ch7_1_mtt w;w.show();return a.exec();
}

    运行结果：

    main construct id = 0x52dc
MyObject construct id =  0x52dc
MyObject process id =  0x78272815
0
1
2
3
4
5
6
7

二、Qt并发：QtConcurrent介绍

  QtConcurrent是Qt框架中的一个模块，用于简化并发和多线程编程。它提供了一种高效的方式来执行并行任务，而无需直接处理线程的复杂性。QtConcurrent基于模板和函数式编程，使得编写并发代码更加简洁和易于理解。以下是QtConcurrent的一些关键特性：

  • 基于模板的并行算法：QtConcurrent提供了一系列的并行算法，如QtConcurrent::map()、QtConcurrent::filter()和QtConcurrent::reduce()等，它们可以并行地对数据集执行操作。
  • 基于Qt的线程池管理：QtConcurrent使用Qt的线程池来管理线程，这意味着开发者不需要手动创建和销毁线程，从而简化了线程管理。
  • 信号和槽的集成：QtConcurrent可以与Qt的信号和槽机制无缝集成，使得并行任务的结果可以很容易地通过信号传递给其他对象。
  • 懒加载和任务取消：QtConcurrent支持懒加载，即任务只有在实际需要结果时才开始执行。此外，它还支持取消正在执行的任务。
  • 异常处理：QtConcurrent可以处理并行执行过程中抛出的异常，确保程序的健壮性。
  • 无阻塞的等待：QtConcurrent提供了一种机制来等待并行任务的完成，而不会阻塞调用线程。
Header:
#include <QtConcurrent> 
qmake:
QT += concurrent

QtConcurrent基本用法：

  QtConcurrent::run这行代码的作用是启动ch72_concurrent类的timeTask成员函数在单独的线程中异步执行，并且返回一个QFuture<int>对象，用于跟踪执行的状态和获取返回值。

QFuture<int> ft = QtConcurrent::run(this, &ch72_concurrent::timeTask);while (!ft.isFinished())
{//用于处理事件队列中的事件的。这个函数可以确保应用程序界面保持响应状态，即使在执行长时间运行的任务时//当future未完成时，让cpu去做别的事QApplication::processEvents(QEventLoop::AllEvents, 30); 
}

示例：

xx.h：

#pragma once#include <QtWidgets/QWidget>
#include "ui_ch72_concurrent.h"class ch72_concurrent : public QWidget
{Q_OBJECTpublic:ch72_concurrent(QWidget *parent = nullptr);~ch72_concurrent();int timeTask();private slots:void on_pushButton_clicked();private:Ui::ch72_concurrentClass ui;
};

xx.cpp：

#include "ch72_concurrent.h"
#include <QThread>
#include <QDebug>
#include <QtConcurrent>
#include <QFuture>ch72_concurrent::ch72_concurrent(QWidget *parent): QWidget(parent)
{ui.setupUi(this);
}ch72_concurrent::~ch72_concurrent()
{}int ch72_concurrent::timeTask()
{int num = 0;for (int i = 0; i < 1000000; i++){num++;qDebug() << num;}return num;
}void ch72_concurrent::on_pushButton_clicked()
{//timeTask();QFuture<int> ft = QtConcurrent::run(this, &ch72_concurrent::timeTask);while (!ft.isFinished()){//用于处理事件队列中的事件的。这个函数可以确保应用程序界面保持响应状态，即使在执行长时间运行的任务时QApplication::processEvents(QEventLoop::AllEvents, 30); }
}

main.cpp：

#include "ch72_concurrent.h"
#include <QtWidgets/QApplication>int main(int argc, char *argv[])
{QApplication a(argc, argv);ch72_concurrent w;w.show();return a.exec();
}

三、QtConcurrent run参数说明

  QtConcurrent run函数参数，可以是全局函数，也可以是类成员函数。

  • 类成员函数做run参数

    int ch73_concurrent::timeTask(int num1, int num2)
{//int num = 0;for (int i = 0; i < 1000000; i++){num1++;num2++;qDebug() << num1;qDebug() << num2;}return num1 + num2;
}void ch73_concurrent::on_pushButton_clicked()
{//timeTask();int num1 = 0;int num2 = 0;QFuture<int> ft = QtConcurrent::run(this, &ch73_concurrent::timeTask, num1, num2);while (!ft.isFinished()){QApplication::processEvents(QEventLoop::AllEvents, 30);}
}

  • 全局函数做run参数

    static int gTimeTask(int num1, int num2)
{//int num = 0;for (int i = 0; i < 1000000; i++){num1++;num2++;qDebug() << num1;qDebug() << num2;}return num1 + num2;
}void ch73_concurrent::on_pushButton_clicked()
{//timeTask();int num1 = 0;int num2 = 0;//QFuture<int> ft = QtConcurrent::run(this, &ch73_concurrent::timeTask, num1, num2);QFuture<int> ft = QtConcurrent::run(gTimeTask, num1, num2);while (!ft.isFinished()){QApplication::processEvents(QEventLoop::AllEvents, 30);}
}

四、获取QtConcurrent的返回值

  获取QtConcurrent的结果，需要使用QFutureWatcher类，链接它的信号finished，然后给watcher设置future，当监控到future执行结束后，可以获取它的执行结果，调用的是result()函数。

int ch74::timeTask(int& num1, int& num2)
{for (int i = 0; i < 1000; i++){num1++;num2++;qDebug() << num1;qDebug() << num2;}return num1 + num2;
}void ch74::on_pushButton_clicked()
{int num1 = 0;int num2 = 0;QFutureWatcher<int>* fw = new QFutureWatcher<int>;connect(fw, &QFutureWatcher<int>::finished, [&]{qDebug() << "QFutureWatcher finished";qDebug() << "result = " << fw->result();});QFuture<int> ft = QtConcurrent::run(this, &ch74::timeTask, num1, num2);fw->setFuture(ft);while (!ft.isFinished()){QApplication::processEvents(QEventLoop::AllEvents, 30);}
}

五、C++其他线程技术介绍

  • pthread：linux线程
    • 这是POSIX线程库，主要用于Unix-like系统，如Linux和macOS。
    • 提供了丰富的线程创建和管理功能，包括互斥锁、条件变量等同步机制。
  • win32-pthread，obs的线程全部使用了win32-pthread
    • 这是一个在Windows平台上模拟POSIX线程库的库。
    • OBS（Open Broadcaster Software）等应用程序使用这个库来实现跨平台的线程功能。
  • windows thread类
    • Windows API提供了自己的线程类，如Win32 Thread，用于创建和管理线程。
    • 这些线程类通常与Windows特定的功能紧密结合，如窗口消息处理。
  • MFC thread类
    • MFC（Microsoft Foundation Classes）是一套C++库，用于Windows应用程序开发。
    • MFC提供了自己的线程类，例如CWinThread，用于简化线程的创建和管理。
  • boost
    • Boost库是一个广泛使用的C++库集合，其中包含了线程库。
    • Boost.Thread提供了跨平台的线程支持，包括线程创建、同步等。
  • std::thread（推荐使用这个，基于语言级别的跨平台C++线程）
    • C++11标准引入了std::thread，这是语言级别的线程支持。
    • 推荐使用std::thread，因为它提供了跨平台的线程支持，并且与C++标准库紧密集成。
    • std::thread简化了线程的创建和管理，同时提供了丰富的同步机制，如std::mutex、std::condition_variable等。

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