Qt中使用多线程的范式
使用线程对象QThread
以下的代码仅列出紧要的部分。
QThread是一个线程管理类
//mthread.h
class MThread : public QThread
{Q_OBJECT
public:MThread();// QThread interfacevoid printA(){qDebug()<<"A";}// QThread interface
protected:void run() override;
};void MThread::run()
{qDebug()<<"Thread:"<<QThread::currentThreadId();
}//main.cppint main(int argc, char *argv[])
{QApplication a(argc, argv);MThread* mt=new MThread;MainWindow w;QObject::connect(&w,&MainWindow::prepared,mt,&MThread::printA);w.show();qDebug()<<QThread::currentThreadId();//主线程ID//这里没有调用mt->start();线程的任务函数MThread::run()没有执行emit w.prepared();return a.exec();
}
使用一个继承自QObject的Worker类来完成耗时的任务
void MThread::run()
{qDebug()<<"Thread:"<<QThread::currentThreadId();
}//worker.cpp
Worker::Worker(QObject *parent) : QObject(parent)
{qDebug()<<"create worker at thread:"<<QThread::currentThreadId();
}void Worker::printW()
{for(int i=0;i<10;i++){QThread::sleep(1);qDebug()<<"."<<i<<"at thread:"<<QThread::currentThreadId();}
}//main.cpp
int main(int argc, char *argv[])
{QApplication a(argc, argv);//当使用QThread时，Worker的任务是可以执行起来的，但是使用MThread时，线程任务是没有执行起来的--原因在于MThread的线程函数run()内没有开启事件循环MThread* mt=new MThread;
// QThread* mt=new QThread;MainWindow w;w.show();//一种推荐的多线程使用范式，继承自QObject的Worker类，将其移入子线程中去，它的槽函数将在子线程中执行Worker* wk=new Worker();wk->moveToThread(mt);QObject::connect(&w,&MainWindow::prepared,wk,&Worker::printW);mt->start();qDebug()<<QThread::currentThreadId();//主线程IDemit w.prepared();return a.exec();
}任务结束时，通过一个指定的信号来告诉主线程
//mthread.cpp
MThread::MThread()
{}
void MThread::run()
{qDebug()<<"Thread:"<<QThread::currentThreadId();this->exec();
}//worker.cpp
Worker::Worker(QObject *parent) : QObject(parent)
{qDebug()<<"create worker at thread:"<<QThread::currentThreadId();
}void Worker::printW()
{for(int i=0;i<10;i++){QThread::sleep(1);qDebug()<<"."<<i<<"at thread:"<<QThread::currentThreadId();}emit taskDone();
}//main.cpp
int main(int argc, char *argv[])
{QApplication a(argc, argv);MThread* mt=new MThread;
// QThread* mt=new QThread;MainWindow w;w.show();//一种推荐的多线程使用范式，继承自QObject的Worker类，将其移入子线程中去，它的槽函数将在子线程中执行Worker* wk=new Worker();wk->moveToThread(mt);QObject::connect(&w,&MainWindow::prepared,wk,&Worker::printW);//taskDone信号是在子线程中发出的QObject::connect(wk,&Worker::taskDone,&w,&MainWindow::hide);//当任务完成后，将窗体隐藏mt->start();qDebug()<<QThread::currentThreadId();//主线程IDemit w.prepared();return a.exec();
}
跨线程的信号槽，默认使用了队列连接，所以任务printW是在进入了事件循环才开始执行的
//mthread.cpp
MThread::MThread()
{}
void MThread::run()
{qDebug()<<"Thread:"<<QThread::currentThreadId();this->exec();
}//worker.cpp
Worker::Worker(QObject *parent) : QObject(parent)
{qDebug()<<"create worker at thread:"<<QThread::currentThreadId();
}void Worker::printW()
{for(int i=0;i<10;i++){qDebug()<<"."<<i<<"at thread:"<<QThread::currentThreadId();QThread::sleep(1);}emit taskDone();
}//main.cpp
int main(int argc, char *argv[])
{QApplication a(argc, argv);//当使用QThread时，Worker的任务是可以执行起来的，但是使用MThread时，线程任务是没有执行起来的MThread* mt=new MThread;
// QThread* mt=new QThread;MainWindow w;w.show();//一种推荐的多线程使用范式，继承自QObject的Worker类，将其移入子线程中去，它的槽函数将在子线程中执行Worker* wk=new Worker();wk->moveToThread(mt);QObject::connect(&w,&MainWindow::prepared,wk,&Worker::printW);//taskDone信号是在子线程中发出的QObject::connect(wk,&Worker::taskDone,&w,&MainWindow::hide);//当任务完成后，将窗体隐藏mt->start();//注意，这里打印的顺序很能说明一个问题：跨线程的信号槽，是在队列中执行的，所以即使emit w.prepared()在主线程打印之前//实际也是先打印了主线程ID,然后是进了线程对象的run()中打印了子线程ID，再然后是进了子线程的事件循环，//再之后开始打印任务printW()//create worker at thread: 0x53e4
// main thread: 0x53e4
// Thread: 0x47d0
// . 0 at thread: 0x47d0
// . 1 at thread: 0x47d0//...emit w.prepared();qDebug()<<"main thread:"<<QThread::currentThreadId();//主线程IDreturn a.exec();
}
Worker对象被移动到新的线程中，但是其信号可以安全地连接到主线程中对象的槽函数。Qt会自动使用队列连接，确保信号传递线程安全的。
Qt支持多种信号槽连接类型，在线程编程中尤为重要：
直接连接（DirectConnection）：槽函数在信号发射的线程中立即调用。
队列连接（QueuedConnection）：槽函数在接收对象所属线程的事件循环中调用。
阻塞队列连接（BlockingQueuedConnection）：类似队列连接，但发送线程会阻塞直到槽函数返回。
自动连接（AutoConnection）：默认方式。如果发送者和接收者在同一线程，使用直接连接；否则使用队列连接。
使用线程池QThreadPool
它是 Qt 中一个极其有用的工具，用于管理线程资源，避免频繁创建和销毁线程的开销，非常适合处理大量可并发的短期任务。
核心概念：QRunnable 和 QThreadPool
线程池的工作流程基于两个核心类：
QRunnable：这是一个任务或工作单元的抽象基类。它类似于 Java 中的
Runnable接口。你需要继承这个类并重写其
run()方法。你的所有耗时代码都写在这个run()方法里。QRunnable本身不是QObject的子类，因此没有内建的信号槽机制。
QThreadPool：这是线程池管理器。它是一个全局的单例（也可以通过
new创建私有实例）。它的主要职责是接受
QRunnable任务，并将其分配给池中的空闲线程去执行。你可以通过
globalInstance()获取全局线程池实例。
//task.cpp
Task::Task(int id):m_id{id}
{}
void Task::run()
{qDebug() << "Task" << m_id << "started in thread:" << QThread::currentThreadId();// 模拟耗时操作QThread::sleep(1);qDebug() << "Task" << m_id << "finished";// 注意：这里不能直接操作UI部件！需要通过信号槽（如果与QObject结合）或其它线程安全的方式与主线程通信。
}//main.cpp
int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);// 2. 获取全局线程池实例QThreadPool* pool = QThreadPool::globalInstance();qDebug() << "Max threads:" << pool->maxThreadCount();// 3. 创建并提交多个任务for (int i = 0; i < 10; ++i){Task* task = new Task(i);pool->start(task); // 线程池会取得任务的所有权（如果autoDelete为true）QThread::msleep(300);}qDebug() << "All tasks submitted. Active threads:" << pool->activeThreadCount();// 等待所有任务完成（可选）pool->waitForDone();qDebug() << "All tasks completed.";return a.exec();
}
使用QtConcurrent
QtConcurrent 是一个命名空间，提供了一系列用于编写多线程程序的高级函数。它构建在 QThreadPool 之上，但抽象程度更高，使用起来更加简单和直观。
核心思想：基于函数式编程（Map、Filter、Reduce）模型，让你像调用普通函数一样实现并行操作。
主要优势：
极其简单：只需一行代码就能启动并行计算。
无需管理线程：完全由 Qt 自动管理线程池和任务调度。
安全：提供了与主线程交互的友好方式（通过
QFuture和QFutureWatcher）。功能强大：支持多种并行模式。
核心组件：QFuture 和 QFutureWatcher
在深入 QtConcurrent 函数之前，必须先理解这两个类：
QFuture<T>：表示一个异步计算的结果。你可以把它想象成一个“未来的值”。
它提供了方法来查询计算状态（
isStarted(),isFinished(),isCanceled()）、等待结果（waitForFinished()）以及获取结果（result(),results()）。它是由
QtConcurrent函数返回的。
QFutureWatcher<T>：用于监视一个
QFuture对象。它不是必须的，但如果你想在 GUI 程序中获得进度通知或完成信号，就必须使用它。它提供了信号（
started(),finished(),progressValueChanged(),progressRangeChanged()）来通知你计算的状态变化。让你能够在不阻塞主线程的情况下与异步计算交互。
//main.cpp
void workFunc()
{//一个耗时的任务QThread::sleep(1);qDebug()<<"work at thread:"<<QThread::currentThreadId();
}int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);QFuture<void> future = QtConcurrent::run(workFunc);QThread::sleep(3);qDebug()<<"main thread:"<<QThread::currentThreadId();return a.exec();
}
使用watcher来监控结果，并通过信号槽的方式告知结果
//main.cpp
int workFunc()
{//一个耗时的任务QThread::sleep(2);qDebug()<<"work at thread:"<<QThread::currentThreadId();return 0;
}int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);QFuture<int> future = QtConcurrent::run(workFunc);//使用watcher来监控结果，并通过信号槽的方式告知结果QFutureWatcher<int> *watcher = new QFutureWatcher<int>();QObject::connect(watcher, &QFutureWatcher<int>::finished, &a, [watcher]() {int res = watcher->future().result();qDebug() << "res:" << res;watcher->deleteLater();});watcher->setFuture(future);QThread::sleep(1);qDebug()<<"main thread:"<<QThread::currentThreadId();return a.exec();
}