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一、线程同步

用于协调多个线程对共享资源的访问，避免竞态条件。

常用工具：

1. QMutex（互斥锁）

   • 保护临界区，确保一次仅一个线程访问资源。

   QMutex mutex;
   int sharedData = 0;void Thread::run() {mutex.lock();sharedData++; // 安全操作mutex.unlock();
   }
   

   • QMutexLocker 自动管理锁生命周期：

     {QMutexLocker locker(&mutex);sharedData++;
     } // 自动解锁
     

2. QReadWriteLock（读写锁）

   • 允许多个读线程，但写线程独占。适用于读多写少的场景。

   QReadWriteLock lock;
   void readData() {lock.lockForRead();// 读取数据lock.unlock();
   }
   void writeData() {lock.lockForWrite();// 修改数据lock.unlock();
   }
   

3. QSemaphore（信号量）

   • 控制对多个资源的访问（如连接池）。

   QSemaphore sem(3); // 允许3个线程同时访问void accessResource() {sem.acquire();// 使用资源sem.release();
   }
   

4. QWaitCondition（条件变量）

   • 实现生产者-消费者模型，线程等待特定条件。

   QMutex mutex;
   QWaitCondition cond;
   QQueue<int> buffer;void Producer::run() {mutex.lock();buffer.enqueue(data);cond.wakeOne(); // 通知消费者mutex.unlock();
   }void Consumer::run() {mutex.lock();while (buffer.isEmpty()) {cond.wait(&mutex); // 等待数据}int data = buffer.dequeue();mutex.unlock();
   }
   

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二、异步编程

将耗时操作移至后台线程，避免阻塞主线程（如GUI线程）。

常用方法：

1. 信号槽与事件循环

   • 通过队列连接（Qt::QueuedConnection）跨线程通信。

   class Worker : public QObject {Q_OBJECT
   public slots:void doWork() {// 耗时操作emit resultReady(result);}
   signals:void resultReady(int);
   };// 主线程
   QThread *thread = new QThread;
   Worker *worker = new Worker;
   worker->moveToThread(thread);
   connect(thread, &QThread::started, worker, &Worker::doWork);
   connect(worker, &Worker::resultReady, this, &MainWindow::handleResult);
   thread->start();
   

2. QtConcurrent框架

   • 简化异步任务执行。

   #include <QtConcurrent>
   void processData(const QImage &image) {// 处理图像
   }// 启动异步任务
   QFuture<void> future = QtConcurrent::run(processData, image);
   QFutureWatcher<void> watcher;
   connect(&watcher, &QFutureWatcher::finished, this, &MainWindow::onFinished);
   watcher.setFuture(future);
   

3. 异步网络请求（QNetworkAccessManager）

   • 非阻塞方式处理HTTP请求。

   QNetworkAccessManager *manager = new QNetworkAccessManager(this);
   connect(manager, &QNetworkAccessManager::finished, this, [](QNetworkReply *reply) {if (reply->error() == QNetworkReply::NoError) {qDebug() << "Data received:" << reply->readAll();}
   });
   manager->get(QNetworkRequest(QUrl("https://example.com")));
   

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三、实际开发建议

1. 避免直接操作GUI组件
   所有UI更新应在主线程完成，通过信号槽传递结果。

2. 资源管理
   使用moveToThread管理对象生命周期，确保对象在正确线程析构。

3. 死锁预防

   • 按固定顺序获取多个锁。
   • 使用QMutex::tryLock()设置超时避免永久阻塞。

4. 性能优化

   • 减少锁的持有时间，避免在临界区执行耗时操作。
   • 优先使用无锁结构（如原子操作QAtomicInt）。

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四、示例场景

场景1：后台计算更新UI

// Worker线程执行计算
class Calculator : public QObject {Q_OBJECT
public slots:void calculate(int input) {int result = 0;for (int i=0; i<input; ++i) result += i;emit done(result);}
signals:void done(int);
};// 主窗口
MainWindow::MainWindow() {QThread *thread = new QThread;Calculator *calc = new Calculator;calc->moveToThread(thread);connect(ui->btn, &QPushButton::clicked, [=] {QtConcurrent::run([=] { calc->calculate(1000000); });});connect(calc, &Calculator::done, this, [=](int res) {ui->label->setText(QString::number(res)); // 主线程更新UI});thread->start();
}

场景2：生产者-消费者模型

// 共享缓冲区
QQueue<Data> buffer;
QMutex mutex;
QWaitCondition bufferNotEmpty;// 生产者
void Producer::run() {while (true) {Data data = generateData();{QMutexLocker locker(&mutex);buffer.enqueue(data);bufferNotEmpty.wakeOne(); // 通知消费者}}
}// 消费者
void Consumer::run() {while (true) {QMutexLocker locker(&mutex);while (buffer.isEmpty()) {bufferNotEmpty.wait(&mutex); // 等待数据}Data data = buffer.dequeue();processData(data);}
}

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通过合理选择同步机制和异步模式，可以构建高效、响应迅速的Qt多线程应用。