【QT学习十一】QThread

一、引言

????????在现代软件开发中，多线程编程变得越来越重要，尤其是对于需要处理并发任务的应用程序。Qt C++ 框架提供了强大的多线程支持，使得开发者能够轻松地创建和管理多线程应用。

????????在 Qt 中，多线程的实现主要基于 QThread 类。QThread 提供了一个线程对象，允许开发者通过继承 QThread 类并实现 run() 函数来定义线程的执行体

二、一个QThread实例

#include <QCoreApplication>
#include <QThread>
#include <QDebug>

class MyThread : public QThread {
public:
    void run() override {
        for (int i = 0; i < 5; ++i) {
            qDebug() << "Thread is running" << i;
            sleep(1);
        }
    }
};

int main(int argc, char *argv[]) {
    QCoreApplication a(argc, argv);

    // 创建线程对象
    MyThread thread;

    // 启动线程
    thread.start();

    // 主线程继续执行其他任务
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        qDebug() << "Main thread is running" << i;
        QThread::sleep(1);
    }

    // 等待线程结束
    thread.wait();

    return a.exec();
}

????????在这个示例中，MyThread 类继承自 QThread，并重写了 run() 函数。在 main() 函数中，我们创建了 MyThread 的实例 thread，并通过 start() 启动了一个新线程。同时，主线程继续执行其他任务。

三、QThread 类的一些关键特性和用法

1、创建线程

?????????通过继承 QThread 类，可以创建一个自定义的线程类。在自定义的类中，可以重写 run() 函数，该函数定义了线程的执行体。

class MyThread : public QThread {
public:
    void run() override {
        // 线程的执行体
    }
};

2、启动线程

????????使用 start() 函数来启动线程。一旦调用了 start()，run() 函数将在新线程中执行。

MyThread thread;
thread.start();

3、等待线程结束

????????使用 wait() 函数来等待线程执行结束。这确保主线程等待子线程完成后再继续执行。

thread.wait();

4、线程间通信

????????Qt 提供了信号和槽机制，可以用于在线程之间进行安全的通信。在多线程中，使用信号和槽是一种避免共享资源问题的方式。

connect(sender, SIGNAL(sendMessage(QString)), receiver, SLOT(receiveMessage(QString)));

5、线程安全

??QThread 提供了一些方法来确保线程的安全性，如 mutex 和 atomic 操作，以避免多线程竞争条件。

QMutex mutex;
mutex.lock();
// 线程安全的操作
mutex.unlock();

四、Qthread注意事项

????????在使用 QThread 进行多线程编程时，有一些注意事项需要考虑，以确保正确、安全、高效地使用线程。以下是一些关键的注意事项：

1、不要直接调用 run 函数

????????QThread 中的 run() 函数是线程执行体，但不应该直接调用它。正确的方式是通过 start() 函数启动线程，run() 函数会在新线程中自动执行。

// 错误的方式
MyThread thread;
thread.run(); // 不要这样调用

// 正确的方式
MyThread thread;
thread.start(); // 通过 start 函数启动线程

2、避免直接继承 QThread

????????直接继承 QThread 并重写 run() 函数是一种方式，但并不总是最好的。推荐使用组合的方式，将线程逻辑放在另外的类中，然后在 QThread 的子类中创建该类的实例。

class Worker : public QObject {
? ? Q_OBJECT
public slots:
? ? void doWork() {
? ? ? ? // 线程的执行体
? ? }
};

class MyThread : public QThread {
public:
? ? void run() override {
? ? ? ? Worker worker;
? ? ? ? connect(this, &MyThread::startWork, &worker, &Worker::doWork);
? ? ? ? emit startWork();
? ? }

signals:
? ? void startWork();
};

3、线程安全

????????考虑多线程访问共享资源时的线程安全性。使用互斥锁 (QMutex) 或其他同步机制来确保对共享数据的访问是线程安全的。

QMutex mutex;
mutex.lock();
// 访问共享资源
mutex.unlock();

4、注意内存管理

????????在多线程环境中，注意内存管理问题。确保在合适的时候释放线程中创建的资源，以避免内存泄漏。

5、合理设置线程属性

????????使用 setObjectName() 为线程设置名称，以方便调试。可以使用 setPriority() 设置线程的优先级，但要注意过度使用优先级可能导致不稳定的行为。

MyThread thread;
thread.setObjectName("WorkerThread");
thread.setPriority(QThread::LowPriority);

6、不要在主线程中直接操作子线程的对象

????????子线程的对象应该通过信号和槽来进行通信。在主线程中直接操作子线程的对象可能导致线程安全问题。

// 错误的方式
MyThread thread;
Worker worker;
worker.doWork(); // 避免在主线程中直接调用子线程对象的函数

// 正确的方式
MyThread thread;
Worker worker;
connect(&thread, &MyThread::startWork, &worker, &Worker::doWork);
thread.start();

五、总结

????????QThread 是 Qt 中处理多线程编程的基础，并提供了一些辅助工具和机制，以简化开发者在并发环境中的工作。但在某些情况下，使用 QtConcurrent 或 Qt Concurrent 命名空间中的高级功能可能更为方便。这些功能提供了更高层次的抽象，用于并发和并行处理。

????????Qt C++ 提供了强大而灵活的多线程支持，使得多线程编程变得更加容易。通过 QThread 类的使用，开发者能够轻松创建和管理多线程应用。同时，信号和槽机制为线程间的通信提供了一种安全而高效的方式。