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QT中的多线程

news 来源：原创 2025/5/25 16:48:51

Qt中的多线程和Linux中的线程本质是相同的，Qt中针对系统提供的线程API进行了重新封装

QThread类

Qt中的多线程一般通过QThread类实现，要想创建线程就要创建这个类的实例

QThread代表一个在应用程序中可以独立控制的线程，也可以和进程中的其它线程共享数据

QThread对象管理程序中的一个控制线程

常用方法

方法

说明

run()

线程的入口函数

start()

通过调用run()开始执行线程。操作系统将根据优先级参数调度线程。如果线程已经在运行，这个函数什么也不做

currentThread()

返回一个指向管理当前执行线程的QThread的指针

sleep()/msleep()/usleep()

使线程休眠，单位为秒/毫秒/微秒

wait()

阻塞线程，直到满足以下任何一个条件：

与此QThread对象关联的线程已经完成执行(即当它从run()返回时)。

如果线程已经完成，这个函数将返回true。如果线程尚未启动，它也返回true。

如果时间是ULONG_MAX(默认值)，那么等待永远不会超时(线程必须从run()返回)。

如果等待超时，此函数返回false

terminate()

终止线程的执行。线程可以立即终止，也可以不立即终止，这取决于操作系统的调度策略。在terminate()之后使用

QThread::wait()来确保。

finished()

当线程结束时会发出该信号，可以通过该信号来实现线程的清理工作

使用方法，通过实例化QThread类，对重写其中的run函数，起到指定入口函数的方式---多态，通过start----调用系统api创建线程，新建线程自动执行run函数

例：

创建一个继承自Widget的文件

创建一个线程，在线程中实现每循环sleep，每循环一个就更新界面，实现计时器

在ui界面创建一个LCDNumber，将初始值设为10

新建一个C++类的文件，继承自QThread

进行run函数的声明与重写

但是在run中无法直接修改界面，因为只有主线程能进行界面的修改，来解决线程安全问题

所以可以在时间达到后，通过信号槽机制来通知主线程进行界面更新

在thread.h进行自定义信号的声明

在run函数中实现每隔1s发送一次信号

在widget---主线程中创建线程对象，widget.h中将线程对象作为成员变量，需包含自定义线程的头文件

在widget.h中声明槽函数

在widget构造函数连接信号槽，启动线程对象

实现槽函数，进行界面更新

实现通过线程发送信号给主线程，主线程接收到信号后调用槽函数进行界面更新

Qt实现的是客户端，多线程主要是用于执行一些耗时的等待IO操作，避免主线程被卡死，减少用户等待时间

线程安全问题---多线程并发访问同一资源

通过加锁来保护公共资源，将并发执行变成串行执行

Qt中的锁：QMutex

例：

使用两个线程循环对一个变量进行增加

创建继承自widget的文件，再创建一个继承自QThread类的c++文件

在thread.h声明公共资源，在thread.cpp进行初始化

声明和重写thread的run函数

在widget构造函数创建thread对象

此时是在两线程并发执行下打印结果，如果是正常执行的话，两个线程都进行50000次++,结果为100000

但是运行后，结果为

均小于100000，并且每次执行的结果都不相同

因为存在并发访问，如第一个线程刚读取到num，还未进行加加操作，此时第二个线程刚刚完成了++操作，并将结果写入内存，但是第一个线程执行完毕后，将num也写入内存，此时两次加加操作就仅有执行一次的效果

通过锁来避免并发访问

如：

在thread.h中声明锁，作为成员变量，在thread.cpp文件进行锁的定义

如果使用的不是同一个锁，线程之间就不会发生互斥

对访问公共资源的临界区进行加锁：

再次运行后，结果始终为100000

但是容易出现锁忘记释放---unlock操作

若在释放锁之前进行了return操作，或者抛异常也会导致锁未释放

可以通过智能指针来解决锁的释放问题

QMutexLocker

通过接收锁的指针，利用RAII机制，在出作用域后，自动释放锁

如：

Qt还提供其它类型的锁用于进行读写操作

如：

锁

说明

QReadWriteLock

读写锁类，用于控制读和写的并发访问

QReadLocker

用于读操作上锁，允许多个线程同时读取共享资源

QWriteLock

用于写操作上锁，只允许一个线程写入共享资源

意义：

是多个线程可以同时读取共享数据，但是只允许一个线程进行写操作。读写锁使读操作并发增多，提高并发性。

条件变量---QWaitCondition

多个线程之间的调度是无序的，通过条件变量实现在满足条件的情况下唤醒线程,在不满足条件的情况下使线程休眠

使用条件变量需要先加锁

提供方法有

方法

说明

wait(std::unique_lock<std::mutex>& lock)

当前线程进入等待状态，并自动释放锁

wait(lock, Predicate pred)

带条件的等待，避免虚假唤醒

notify_one()

唤醒一个等待的线程

notify_all()

唤醒所有等待的线程

调用流程

QMutex mutex;

QWaitCondition condition;

//申请锁

mutex.lock();

//检查条件是否满足

while(!conditionFullfilled())

{ //条件不成立就等待，使用while循环进行判断，使线程被唤 //醒后再次判断条件是否成立
condition.wait();

}

//条件满足后继续执行

//执行完毕后释放锁

mutex.unlock();

信号量

QSemaphore是Qt框架提供的计数信号量类，用于控制同时访问共享资源的线程数量

如：

QSemaphore semaphore(2);  //同时允许两个线程访问共享资源

//在线程中

semaphore.acquire();  //尝试获取信号量，若已满则阻塞

//访问共享资源完毕后进行信号量释放

semaphore.release();

若将信号量设为1就类似与锁了，但是没有读写权限的概念

如果信号量大于1，而又需要避免并发实现串行，就需要在使用信号量后额外加锁

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