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QT中的线程与事件循环理解(2)

时间:2017-08-11 23:56:19      阅读:408      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:可重入   star   空间   none   信号槽   序列化   ini   reg   void   

 

1. Qt多线程与Qobject的关系

  每一个 Qt 应用程序至少有一个事件循环,就是调用了QCoreApplication::exec()的那个事件循环。不过,QThread也可以开启事件循环。只不过这是一个受限于线程内部的事件循环。因此我们将处于调用main()函数的那个线程,并且由QCoreApplication::exec()创建开启的那个事件循环成为主事件循环,或者直接叫主循环。注意,QCoreApplication::exec()只能在调用main()函数的线程调用。主循环所在的线程就是主线程,也被成为 GUI 线程,因为所有有关 GUI 的操作都必须在这个线程进行。QThread局部事件循环则可以通过在QThread::run()中调用QThread::exec()开启:

class Thread : public QThread
{
protected:
    void run() {
        
    }
};

  注意:Qt 4.4 版本以后,QThread::run()不再是纯虚函数,它会调用QThread::exec()函数。与QCoreApplication一样,QThread也有QThread::quit()QThread::exit()函数来终止事件循环

run 函数是做什么用的?Manual中说的清楚:   

run 对于线程的作用相当于main函数对于应用程序。它是线程的入口,run的开始和结束意味着线程的开始和结束。

The run() implementation is for a thread what the main() entry point is for the application. All code executed in a call stack that starts in the run() function is executed by the new thread, and the thread finishes when the function returns.

  线程的事件循环用于为线程中的所有QObjects对象分发事件;默认情况下,这些对象包括线程中创建的所有对象或者是在别处创建完成后被移动到该线程的对象(我们会在后面详细介绍“移动”这个问题)。我们说,一个QObject的所依附的线程(thread affinity)是指它所在的那个线程。它同样适用于在QThread的构造函数中构建的对象:

class MyThread : public QThread
{
public:
    MyThread()
    {
        otherObj = new QObject;
    }    
 
private:
    QObject obj;
    QObject *otherObj;
    QScopedPointer yetAnotherObj;
};

  上面线程对象中的子成员:obj, 以及otherObj所指向的对象,以及yetAnotherObj,都在使创建Mytherad的线程,即主线程,而不是子线程。

  在我们创建了MyThread对象之后,objotherObjyetAnotherObj的线程依附性是怎样的?是不是就是MyThread所表示的那个线程?要回答这个问题,我们必须看看究竟是哪个线程创建了它们:实际上,是调用了MyThread构造函数的线程创建了它们。因此,这些对象不在MyThread所表示的线程,而是在创建了MyThread的那个线程中  

(1)QObject::connect

    涉及信号槽,我们就躲不过 connect 函数,只是这个函数大家太熟悉。我不好意思再用一堆废话来描述它,但不说又不行,那么折中一下,只看它的最后一个参数吧(为了简单起见,只看它最常用的3个值):

  通过指定connect的连接方式,如果指定直接连接(Direct Connection),则该槽函数将再信号发出的线程中直接执行,而不用判定当前信号发出的线程与槽函数所在线程的状态;如果指定队列连接(Queued Connection),则该槽函数在接受者所依附的线程的线程循环中被指定调用;如果为自动连接(Auto Connection)需要判定发射信号的线程和接受者所依附的线程是否相同,进行细分指定。

 

  • 自动连接(Auto Connection)
    • 这是默认设置
    • 如果发送者的信号(不是发送者对象)在接收者所依附的线程内发射,则等同于直接连接
    • 如果发射信号的线程接受者所依附的线程不同,则等同于队列连接
    • 也就是这说,只存在下面两种情况
  • 直接连接(Direct Connection)
    • 当信号发射时,槽函数将直接被调用
    • 无论槽函数所属对象在哪个线程,槽函数都在发射信号的线程内执行
  • 队列连接(Queued Connection)
    • 控制权回到接受者所依附线程的事件循环时,槽函数被调用
    • 槽函数在接收者所依附线程执行

(2)qT线程管理的原则:

  • QThread 是用来管理线程的,它所依附的线程它管理的线程并不是同一个东西
  • QThread 所依附的线程,就是执行 QThread t 或 QThread * t=new QThread 所在的线程。也就是咱们这儿的主线程
  • QThread 管理的线程,就是 run 启动的线程。也就是次线程
  • 因为QThread的对象依附在主线程中,所以他的slot函数会在主线程中执行,而不是次线程。除非:
    • QThread 对象依附到次线程中(通过movetoThread)
    • slot 和信号是直接连接(通过connect连接方式来指定),且信号在次线程中发射

【1】主线程(信号)QThread(槽)

class Dummy:public QObject 
{ 
    Q_OBJECT 
public: 
    Dummy(){} 
public slots: 
    void emitsig() 
    { 
        emit sig(); 
    } 
signals: 
    void sig(); 
}; 
 
class Thread:public QThread 
{ 
    Q_OBJECT 
public: 
    Thread(QObject* parent=0):QThread(parent) 
    { 
        //moveToThread(this); 
    } 
public slots: 
    void slot_main() 
    { 
        qDebug()<<"from thread slot_main:" <<currentThreadId(); 
    } 
protected: 
    void run() 
    { 
        qDebug()<<"thread thread:"<<currentThreadId(); 
        exec(); 
    } 
}; 

#include "main.moc" 

int main(int argc, char *argv[]) 
{  
    QCoreApplication a(argc, argv); 
    qDebug()<<"main thread:"<<QThread::currentThreadId(); 
    Thread thread; //槽函数所在的对象依附于线程,
    Dummy dummy; 
    QObject::connect(&dummy, SIGNAL(sig()), &thread, SLOT(slot_main())); //采用默认的链接方式
    thread.start(); 
    dummy.emitsig();//信号在主线程中发射 
    return a.exec(); 
}

程序运行结果:

main thread: 0x1a40 
from thread slot_main: 0x1a40
thread thread: 0x1a48

  因为connect采用默认的链接方式,则需要判定发射信号的线程和接受者所依附的线程是否相同,信号在主线程中发射 槽函数所在的对象依附于线程, 因此链接方式是直接连接,从而运行结果是:槽函数的线程Id和主线程ID是一样的!

   因为slot和run处于不同线程,需要线程间的同步!

  你会发现 QThread 中 slot 和 run 函数共同操作的对象,都会用QMutex锁住。因为此时run 是另一个线程,即子线程。而slot则是在主线程执行。必须适应锁来保证数据同步

  如果想让槽函数slot在次线程运行(比如它执行耗时的操作,会让主线程卡死)

  • 将 thread 依附的线程改为次线程不就行了,这也是代码中注释掉的 moveToThread(this)所做的

  去掉注释,你会发现slot在次线程中运行结果:

main thread: 0x13c0 
thread thread: 0x1de0 
from thread slot_main: 0x1de0

  但这是 Bradley T. Hughes 强烈批判的用法。不推荐这样使用

【2】run中信号与QThread中槽

  即,信号在子线程发射,而槽函数谁线程的槽函数,而线程对象在主线程中创建,如果链接采用自动链接,则条件判断比为队列连接,且由主线程在主线程的事件循环中执行。如下所示:

技术分享
class Dummy:public QObject 
{ 
    Q_OBJECT 
public: 
    Dummy(QObject* parent=0):QObject(parent){} 
public slots: 
    void emitsig() 
    { 
        emit sig(); 
    } 
signals: 
    void sig(); 
}; 
class Thread:public QThread 
{ 
    Q_OBJECT 
public: 
    Thread(QObject* parent=0):QThread(parent) 
    { 
        //moveToThread(this); 
    } 
public slots: 
    void slot_thread() 
    { 
        qDebug()<<"from thread slot_thread:" <<currentThreadId(); 
    } 
signals: 
    void sig(); 
protected: 
    void run() 
    { 
        qDebug()<<"thread thread:"<<currentThreadId(); 
        Dummy dummy; 
        connect(&dummy, SIGNAL(sig()), this, SLOT(slot_thread())); 
        dummy.emitsig(); 
        exec(); 
    } 
}; 
#include "main.moc" 
int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
    QCoreApplication a(argc, argv); 
    qDebug()<<"main thread:"<<QThread::currentThreadId(); 
    Thread thread; 
    thread.start(); 
    return a.exec(); 
}
View Code

运行结果:槽函数在主线程中执行。

main thread: 0x15c0

thread thread: 0x1750

from thread slot_thread: 0x15c0

  如果指定为直接连接方式,则槽函数将在次线程(信号发出的线程)执行,这样,你需要处理slot和它的对象所在线程的同步。需要 QMutex 一类的东西

推荐的方法

  其实,这个方法太简单,太好用了。定义一个普通的QObject派生类,然后将其对象move到QThread中。使用信号和槽时根本不用考虑多线程的存在。也不用使用QMutex来进行同步,Qt的事件循环会自己自动处理好这个。

 

 
class Dummy:public QObject 
{ 
    Q_OBJECT 
public: 
    Dummy(QObject* parent=0):QObject(parent)     {} 
public slots: 
    void emitsig() 
    { 
        emit sig(); 
    } 
signals: 
    void sig(); 
}; 
 
class Object:public QObject 
{ 
    Q_OBJECT 
public: 
    Object(){} 
public slots: 
    void slot() 
    { 
        qDebug()<<"from thread slot:" <<QThread::currentThreadId(); 
    } 
}; 
 
#include "main.moc" 
 
int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
    QCoreApplication a(argc, argv); 
    qDebug()<<"main thread:"<<QThread::currentThreadId(); 
    QThread thread; 
    Object obj; 
    Dummy dummy; 
    obj.moveToThread(&thread); // 必须在对象的依附线程中执行此函数
    QObject::connect(&dummy, SIGNAL(sig()), &obj, SLOT(slot())); 
    thread.start(); 
    dummy.emitsig(); 
    return a.exec(); 
}

  执行结果:

main thread: 0x1a5c 
from thread slot: 0x186c

   确实简单,只需要再object的子类中新建“耗时功能”的实现“即可,然后将此对象moveToThread 到线程对象即可。

2. QT多线程原则

  我们可以通过调用QObject::thread()可以查询一个QObject线程依附性

  注意,QCoreApplication对象之前创建的QObject没有所谓线程依附性,因此也就没有对象为其派发事件。也就是说,实际是QCoreApplication创建了代表主线程的QThread对象

  技术分享

  我们可以使用线程安全的QCoreApplication::postEvent()函数向一个对象发送事件。它将把事件加入到对象所在的线程的事件队列中,因此,如果这个线程没有运行事件循环,即没有依附的线程,这个事件也不会被派发。但是可以通过将这种浮游对象通过QObject::moveToThread()来移入到一个已有的线程中,从而确保这些浮游的对象可以依附线程。

   值得注意的一点是,虽然QObject是可重入的,但是 GUI 类,特别是QWidget及其所有的子类,都是不是可重入的。它们只能在主线程使用。由于这些 GUI 类大都需要一个事件循环,所以,调用QCoreApplication::exec()也必须是主线程,否则这些 GUI 类就没有事件循环了。你不能有两个线程同时访问一个QObject对象,除非这个对象的内部数据都已经很好地序列化(例如为每个数据访问加锁)。记住,在你从另外的线程访问一个对象时,它可能正在处理所在线程的事件循环派发的事件!基于同样的原因,你也不能在另外的线程直接delete一个QObject对象,相反,你需要调用QObject::deleteLater()函数,这个函数会给对象所在线程发送一个删除的事件。

(1)QObject的线程依附性是可以改变的,方法是调用QObject::moveToThread()函数。该函数会改变一个对象及其所有子对象的线程依附性。由于QObject不是线程安全的,所以我们只能在该对象所在线程上调用这个函数。也就是说,我们只能在对象所在线程将这个对象移动到另外的线程,不能在另外的线程改变对象的线程依附性。

(2)Qt 要求QObject的所有子对象都必须和其父对象在同一线程。这意味着:

  • 不能对有父对象(parent 属性)的对象使用QObject::moveToThread()函数
  • 不能在QThread中以这个QThread本身作为父对象创建对象,,这是因为要创建该线程对象必然在其他的线程中创建,即该线程对象必然依附于其他线程对象,而以该线程对象为父类的子对向,在run函数中进行新建子类对象,若以其作为父对象,则与QT所定义的原则冲突,因此禁止。
class Thread : public QThread {
    void run() {
        QObject *obj = new QObject(this); // 错误!
    }
};

  这是因为QThread对象所依附的线程是创建它的那个线程,而不是它所代表的线程。

 (3)Qt 还要求,在代表一个线程的QThread对象销毁之前,所有在这个线程中的对象都必须先delete

  要达到这一点并不困难:我们只需在QThread::run()栈空间(直接定义对象)上创建对象即可。

 

   现在的问题是,既然线程创建的对象都只能在函数栈上,怎么能让这些对象与其它线程的对象通信呢?Qt 提供了一个优雅清晰的解决方案:我们在线程的事件队列中加入一个事件,然后在事件处理函数中调用我们所关心的函数。显然这需要线程有一个事件循环。这种机制依赖于 moc 提供的反射:因此,只有信号、槽和使用Q_INVOKABLE宏标记的函数可以在另外的线程中调用。

   QMetaObject::invokeMethod()静态函数会这样调用:

QMetaObject::invokeMethod(object, "methodName",
                          Qt::QueuedConnection,
                          Q_ARG(type1, arg1),
                          Q_ARG(type2, arg2));

  上面函数调用中出现的参数类型都必须提供一个公有构造函数,一个公有的析构函数和一个公有的复制构造函数,并且要使用qRegisterMetaType()函数向 Qt 类型系统注册。

  跨线程的信号槽也是类似的。当我们将信号与槽连接起来时,QObject::connect()的最后一个参数将指定连接类型:

  • Qt::DirectConnection直接连接意味着槽函数将在信号发出的线程直接调用
  • Qt::QueuedConnection队列连接意味着向接受者所在线程发送一个事件,该线程的事件循环将获得这个事件,然后之后的某个时刻调用槽函数
  • Qt::BlockingQueuedConnection阻塞的队列连接就像队列连接,但是发送者线程将会阻塞,直到接受者所在线程的事件循环获得这个事件,槽函数被调用之后,函数才会返回
  • Qt::AutoConnection自动连接(默认)意味着如果接受者所在线程就是当前线程,则使用直接连接;否则将使用队列连接;即如果接受者依附的线程就是当前线程,则直接连接,信号发出就调用。如果接受者依附的线程是其他线程,则队列连接,即向接受者所在线程发送一个事件,该线程的事件循环将获得这个事件,然后之后的某个时刻调用槽函数。

  注意在上面每种情况中,发送者所在线程都是无关紧要的!在自动连接情况下,Qt 需要查看信号发出的线程是不是与接受者所在线程一致,来决定连接类型。注意,Qt 检查的是信号发出的线程,而不是信号发出的对象所在的线程!我们可以看看下面的代码:

class Thread : public QThread
{
Q_OBJECT
signals:
    void aSignal();
protected:
    void run() {
        emit aSignal();
    }
};
 
/* ... */
Thread thread;
Object obj;
QObject::connect(&thread, SIGNAL(aSignal()), &obj, SLOT(aSlot()));
thread.start();

  aSignal()信号在一个新的线程被发出(也就是Thread所代表的线程)。注意,因为这个线程并不是Object所在的线程(Object所在的线程和Thread所在的是同一个线程),但是aSignal()确实在Thread所代表的新线程中发出,因此,必然是队列连接

3. 多线程的数据交互,数据同步问题

  线程对象依附的线程VS线程代表的新线程执行中对原有线程的访问问题

class Thread : public QThread
{
Q_OBJECT
slots:
    void aSlot() {
        /* ... */
    }
protected:
    void run() {
        /* ... */
    }
};
 
/* ... */
Thread thread;
Object obj;
QObject::connect(&obj, SIGNAL(aSignal()), &thread, SLOT(aSlot()));
thread.start();
obj.emitSignal();

  这里的obj发出aSignal()信号时,使用哪种连接方式?答案是:直接连接。因为Thread对象所在线程发出了信号,也就是信号发出的线程与接受者是同一个。在aSlot()槽函数中,我们可以直接访问Thread的某些成员变量,但是注意,在我们访问这些成员变量时,Thread::run()函数可能也在访问!这意味着二者并发进行这是一个完美的导致崩溃的隐藏bug

    

class Thread : public QThread
{
Q_OBJECT
slots:
    void aSlot() {
        /* ... */
    }
protected:
    void run() {
        QObject *obj = new Object;
        connect(obj, SIGNAL(aSignal()), this, SLOT(aSlot()));
        /* ... */
    }
};

  上面也是队列连接,且Thread的aSlot槽函数依附于Thread对象的依附线程,即主线程。因此与子线程中的信号不在同一个线程中。

  如果为了在子线程中调用线程对象本身的槽函数,且槽函数的执行也在该子线程中。则采用

1. 在线程的构造函数中使用QObject::moveToThread()方法

2. 直接指定连接方式为 :Driect连接方式

3. 采用上文中推荐的方法。

 第一种:在线程构造函数中,QThread对象不是线程本身,将改对象依附到其自己所创建的线程中。

  实际上,这的确可行(因为Thread的线程依附性被改变了:它所在的线程成了自己),但是这并不是一个好主意。这种代码意味着我们其实误解了线程对象(QThread子类)的设计意图:它们其实是用于管理它所代表的线程的对象。因此,它们应该在另外的线程被使用(通常就是它自己所在的线程),而不是在自己所代表的线程中。

class Thread : public QThread {
Q_OBJECT
public:
    Thread() {
        moveToThread(this); // 错误!,不推荐
    }
 
    /* ... */
};

第二种:也不推荐

第三种:最好的解决方式,就是采用上面提到的,我们可以利用一个QObject的子类,使用QObject::moveToThread()改变其线程依附性:将处理任务的部分与管理线程的部分分离。

 

 

 

 

 

endl;

 

QT中的线程与事件循环理解(2)

标签:可重入   star   空间   none   信号槽   序列化   ini   reg   void   

原文地址:http://www.cnblogs.com/icmzn/p/7348264.html

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