【QT】Qt文件和多线程-二、多线程

时间：2024-11-07 08:45:51

1、线程使用

在Qt中多线程的处理一般是通过QTread类来控制实现的，这部分的内容与Linux内容强相关，我在学习这一块的时候是没有学习过Linux的，所以我是通过0Linux的基础来写下这部分内容的

API 说明
run 线程入口函数
start 通过调用run开始执行线程，操作系统根据优先级判定，如果线程正在运行，则这个函数相当于没有
currentTread 返回一个指向管理当前执行线程的QTread指针
isRunning 判断线程是否正在运行
sleep 使程序休眠，单位为s，类似的函数：msleep单位为ms，usleep单位为us
wait 阻塞线程，与此QTread对象关联的线程已经完成执行或者尚未启动都返回true，如果等待超时，返回false
terminate 终止线程执行，通过操作系统的调度决定是否立即终止
finished 线程结束后发出该信号

创建一个自定义类timethread，继承自QThread，在ui上创建一个pushbutton和label

timethread.h

class TimeThread : public QThread
{
    Q_OBJECT;
public:
    TimeThread();
	//线程任务函数
    void run();
signals:
	//声明信号函数
    void sendTime(QString Time);
};

widget.h

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();
private slots:
    void showTime(QString Time);
    void on_pushButton_clicked();

private:
    Ui::Widget *ui;
    //定义线程对象
    TimeThread t;
};

timethread.cpp

void TimeThread::run()
{
    while (1) {
        QString time = QTime::currentTime().toString("hh::mm::ss");
		//发送信号
        emit sendTime(time);
        sleep(1);
        //每一秒发送一次信号
    }
}

widget.cpp

Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    //当t每次sendTime的时候，触发showTime
    connect(&t,&TimeThread::sendTime,this,&Widget::showTime);
}

Widget::~Widget()
{
    delete ui;
}

void Widget::showTime(QString Time)
{
	//设置label的内容为时间
    ui->label->setText(Time);
}


void Widget::on_pushButton_clicked()
{
	//开启线程
    t.start();
}

QTread

我们前面也说过，线程函数内部不允许操作ui图形界面，一般是用作数据处理的
connect函数有五个参数，第五个参数就是只有在多线程的时候才有意义，用于指定信号和槽的连接类型，同时影响信号的传递方式和槽函数的执行顺序

参数 说明
Qt::AutoConnection 根据信号和槽函数所在的线程自动选择连接类型，同一线程使用Qt::DirectConnection，不同线程使用Qt::UniqueConnection
Qt::DirectConnection 信号发出时，槽函数会立即在同一线程中执行，适用于信号和槽在同一线程时
Qt::QueuedConnection 信号发出时，槽函数会被插入到接收对象所属的线程的事件队列中，等待下一次时间循环时执行，适用于信号和槽不在同一线程
Qt::BlockingQueuedConnection 信号发出时，发送信号的线程会被阻塞，直到槽函数执行完毕，适用于信号和槽不在同一线程
Qt::UniqueConnection 确保信号与槽之间唯一连接关系的标志，可以使用位或操作与上述四种一种连接类型组合使用，可以避免重复连接

2、线程安全

（1）互斥锁

互斥锁是一种保护和防止多个线程同时访问同一对象实例的办法，主要通过QMutex类来处理

QMutex

用于保护共享资源的访问，实现线程间的互斥操作，在多线程的环境下，通过互斥锁来控制对共享数据的访问，确保线程安全

QMutex mutex;
mutex.lock();//上锁

//访问共享资源

mutex.unlock();//解锁
QMutexLocker

可以简化对互斥锁的上锁解锁操作，避免忘记解锁导致死锁

QMutex mutex;
{
	QMutexLocker locker(&mutex);//作用域内自动上锁
	
	//访问共享资源...

}//作用域结束自动解锁
一个例子
mythread.h
class MyThread : public QThread
{
public:
    MyThread(QObject* parent = nullptr);

    void run();

private:
	//定义全局变量
    static QMutex mutex;
    static int num;
};
mythread.cpp
void MyThread::run()
{
    while (1) {
        this->mutex.lock();//锁上
        //每有一个线程进来就打印线程以及递增的数字
        qDebug() << this <<" : " << this->num++;
        this->mutex.unlock();//解锁
        QThread::sleep(1);
    }
}

在这个代码块中，mutex.lock() 和 mutex.unlock() 手动管理互斥锁，每次打印完信息后立即释放锁，然后进行 QThread::sleep(1)，由于锁已经释放，其他线程可以立即进入这段代码，导致线程的执行和打印信息可能是无序的

void MyThread::run()
{
    while (1) {
            QMutexLocker locker(&mutex);
            qDebug() << this <<" : " << this->num++;
            QThread::sleep(1);
    }
}

在这个代码块中，使用了 QMutexLocker 来管理锁，QMutexLocker 会在它的作用范围内自动锁定 mutex，并在 locker 离开作用域时（即循环的下一次迭代开始时）自动解锁，在这里，QThread::sleep(1) 位于锁的作用范围内，所以整个 sleep 期间锁不会释放，这样可以保证一次只有一个线程在运行这段代码，从而避免线程间的竞争

widget.cpp
Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    MyThread* t1 = new MyThread(this);
    MyThread* t2 = new MyThread(this);

    t1->start();
    t2->start();
}
QReadWriteLocker、QReadLocker、QWriteLocker

QReadWriteLocker：读写锁类，用于控制读和写的并发访问
QReadLocker：读操作上锁，允许多个线程同时读取共享资源
QWriteLocker：写操作上锁，只允许一个线程写入共享资源

QReadWriteLock rwLock;
 //在读操作中使⽤读锁 
{
	QReadLocker locker(&rwLock);  //在作⽤域内⾃动上读锁
	//读取共享资源
 	//...
}//在作⽤域结束时⾃动解读锁
 
//在写操作中使⽤写锁
{
	QWriteLocker locker(&rwLock);  //在作⽤域内⾃动上写锁
 	 //修改共享资源
	 //...
}//在作⽤域结束时⾃动解写锁

（2）条件变量

因为在多线程编程中，某些线程需要等待某些条件满足才能执行，此时线程会使用锁的机制来阻塞其他线程，当条件满足时，等待条件的线程将被另一个线程唤醒

QWaitCondition是Qt框架提供的条件变量类，用于线程之间的通信和同步，在某个条件满足时等待或唤醒线程，用于线程的同步和协调

QMutex mutex;
QWaitCondition condition;

//等待线程中
mutex.lock();

//检查条件是否满足，不满足就等待
while (!conditionFullfilled()) 
{
	condition.wait(&mutex);//条件满足释放锁
}

mutex.unlock();

//------------------------------------------------------------------------------------

//在改变条件的线程中
mutex.lock();
//改变条件
changeCondition();
condition.wakeAll(); //唤醒等待的线程

mutex.unlock();

（3）信号量

QSemaphone是Qt框架提供的计数信号类，用于控制同时访问共享资源的线程数量，用于限制并发线程数量，用于解决一些资源有限的问题

QSemaphore semaphore(2); //同时允许两个线程访问共享资源
 
//在需要访问共享资源的线程中
semaphore.acquire(); //尝试获取信号量，若已满则阻塞
 
//访问共享资源
//...
semaphore.release(); //释放信号量
//在另⼀个线程中也要进行类似操作

今日分享就到这了~

在这里插入图片描述

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