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Qt 的多线程

news 来源：原创 2025/5/24 8:57:51

Qt 中的多线程主要用于处理耗时操作，避免阻塞主线程（UI 线程），从而提高程序的响应性和运行效率。以下是 Qt 多线程的相关技术总结：

常见的多线程实现方式

继承 QThread 类 ：最基础的实现方式，具体步骤为继承 QThread 类，重写其 run() 函数，在 run() 函数中编写线程要执行的代码，然后调用 start() 函数启动线程。例如：
- 定义一个自定义线程类 CameraThread，继承自 QThread，在 run() 函数中进行相机数据采集等耗时操作，并通过信号将采集到的数据传递给主线程。
- 在主线程中创建该线程对象，连接线程的信号与主线程的槽函数，启动线程后，子线程中的 run() 函数开始执行，主线程则继续运行，不会被耗时操作阻塞。
Worker + moveToThread 模式 ：推荐使用的方式，更加灵活。其实现步骤为先创建一个工作类（QObject），定义该类的具体工作内容；再创建一个 QThread 对象；然后通过 moveToThread() 方法将工作对象移动到子线程；接着连接子线程的启动信号与工作对象的任务槽函数，以及工作对象的任务完成信号与主线程的槽函数，最后启动子线程。
- 例如，定义一个 CameraWorker 类，在其中定义数据采集任务的槽函数 doWork()，以及任务完成后的信号 frameReady。在主线程中创建 QThread 对象和 CameraWorker 对象，将 CameraWorker 对象移动到子线程，连接相关信号与槽函数，启动子线程后，CameraWorker 对象的 doWork() 函数在子线程中执行，采集到的数据通过信号传递给主线程进行 UI 更新。
使用 QThreadPool 线程池 ：适用于需要管理多个线程的场景，可避免频繁创建和销毁线程带来的开销。需创建一个继承自 QRunnable 的任务类，并重写其 run() 函数，在该函数中定义任务的具体执行逻辑，然后将任务对象提交到全局线程池中执行。
- 比如，定义一个 MyTask 类继承自 QRunnable，在 run() 函数中实现相应的任务代码，接着在主线程中创建 MyTask 对象，并通过 QThreadPool::globalInstance()->start(task) 将任务提交到线程池，线程池会自动分配线程来执行任务。
利用 QtConcurrent 框架 ：提供了更高级的多线程编程方式，无需显式地创建和管理线程。其常用的函数有 QtConcurrent::run()、QtConcurrent::map()、QtConcurrent::filter() 等，可用于并行计算、数据处理等功能。
- 例如，使用 QtConcurrent::run() 函数可以在一个新线程中执行一个普通函数或成员函数，该函数会自动在后台线程中运行，无需手动创建线程和处理线程同步等问题。

多线程的核心原理

事件循环 ：每个线程都有自己的事件循环，用于处理该线程中的事件，如信号槽调用、定时器事件等。主线程的事件循环由 QApplication 或 QCoreApplication 启动，子线程可以通过调用 exec() 函数启动事件循环。
信号槽通信 ：是 Qt 多线程间通信的核心机制。跨线程时，信号会被自动转为 “事件” 放入目标线程的事件循环中执行，从而实现线程间的安全通信。例如，子线程通过发出信号将采集到的数据传递给主线程，主线程接收到信号后在对应的槽函数中更新 UI。

多线程开发的注意事项

避免直接操作 UI ：子线程不能直接操作 UI 控件，所有 UI 操作都必须通过信号槽传递到主线程中进行。
线程安全 ：如果多个线程需要访问同一变量或资源，需使用 QMutex 或 QReadWriteLock 等互斥锁来保护共享数据，避免出现竞态条件和数据不一致的问题。
正确退出线程 ：应使用标志位控制循环退出，而不是强制调用 terminate() 函数，以确保线程能够安全、优雅地终止。并在 QThread::finished 信号中删除相关对象，避免内存泄漏。
信号槽连接类型 ：需要明确信号槽的连接类型，跨线程时建议使用 Qt::QueuedConnection，同线程时可使用 Qt::DirectConnection，默认情况下 Qt 会自动判断连接类型。