Qt 之 QThreadPool 和 QRunnable

简述

QRunnable 是所有 runnable 对象的基类，而 QThreadPool 类用于管理 QThreads 集合。

QRunnable 类是一个接口，用于表示一个任务或要执行的代码，需要重新实现 run() 函数。

QThreadPool 管理和循环使用单独的 QThread 对象，以帮助程序减少创建线程的成本。每个 Qt 应用程序都有一个全局 QThreadPool 对象，可以通过调用 globalInstance() 访问。

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详细描述

QThreadPool 支持多次执行相同的 QRunnable，通过调用 QThreadPool::tryStart(this) 从 run() 函数内。如果启用了 autoDelete，当最后一个线程退出 run() 函数，QRunnable 将被删除。多次调用 QThreadPool::start() 使用相同的 QRunnable，当启用 autoDelete 时会创建一个竞争条件，不推荐使用。

一定时间未使用线程将会到期，默认到期超时是 30000 毫秒（30秒）。可以使用 setExpiryTimeout() 来改变，设定一个负值，则会禁用到期机制。

调用 maxThreadCount() 查询使用线程的最大数量，如果需要，可以使用 setMaxThreadCount() 进行更改。默认情况下，maxThreadCount() 是 QThread::idealThreadCount()。activeThreadCount() 函数返回当前正在工作线程的数量。

注意： QThread::idealThreadCount() 提供了计算程序运行所在平台上支持的辅助线程的最佳数量 - 考虑到操作系统、处理器的数量和机器拥有的处理核的数量。对于只有一个处理器、一个处理核的机器，该函数或许会返回 1。对于拥有多个处理器和处理核的机器，返回值则会相应增大，这个数字不一定会与需要处理的文件个数完全匹配，因此需要将任务划分，这样的话，每个辅助线程（假设使用的辅助线程大于 1）都能得到一个和需要处理的文件数量相等的数值（当然，用文件数量目来划分任务或许不是在所有情况下都是最好的方法，例如：在一个数量为 20 的文件列表中，前 10 个文件很大，后 10 个 文件很小）。

reserveThread() 函数储备一个线程用于外部使用。当线程完成后，使用 releaseThread()，以便它可以被重新使用。从本质上讲，这些函数暂时增加或减少活跃线程的数量，并且当实现耗时的操作时对 QThreadPool 是不可见的，这比较有用。

注意： QThreadPool 是一个管理线程的低级类，高级替代品可以用 Qt Concurrent 模块。

基本使用

要使用 QThreadPool 的一个线程，子类化 QRunnable 并实现 run() 虚函数。然后创建一个对象，并把它传递给 QThreadPool::start() - 这会把可运行对象的拥有权赋给 Qt 的全局线程池，并可以让它开始运行。

class HelloWorldTask : public QRunnable
{
    void run() {
        qDebug() << "Hello world from thread " << QThread::currentThread();
    }
}

HelloWorldTask *hello = new HelloWorldTask();

// QThreadPool取得所有权，并自动删除 hello
QThreadPool::globalInstance()->start(hello);

默认情况下，当可运行对象结束时，线程池会自动将其删除，这也正是我们想要的效果。在某些情况下，如果必须由我们自己负责删除可运行的对象时，可以通过调用 QRunnable::setAutoDelete(false) 来阻止自动删除的发生。

自定义信号/槽

打开 QRunnable 所在头文件，会发现它并不继承自 QObject，也就是说，根本无法使用 QObject 的特性，例如：信号/槽、事件等。

为了便于使用，我们可以继承 QObject：

class HelloWorldTask : public QObject, public QRunnable
{
    Q_OBJECT

// 自定义信号
signals:
    void finished();

public:
     void run() {
         qDebug() << "Hello Thread : " << QThread::currentThreadId();
         emit finished();
     }
};

使用时，连接信号槽即可：

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit MainWindow(QWidget *parent = 0)
        : QMainWindow(parent)
    {
        qDebug() << "Main Thread : " << QThread::currentThreadId();

        // ...
        HelloWorldTask *hello = new HelloWorldTask();
        connect(hello, SIGNAL(finished()), this, SLOT(onFinished()));
        QThreadPool::globalInstance()->start(hello);
        // ...
    }

protected:
    void closeEvent(QCloseEvent *event) {
        if (QThreadPool::globalInstance()->activeThreadCount())
            QThreadPool::globalInstance()->waitForDone();

        event->accept();
    }

private slots:
    void onFinished() {
        qDebug() << "SLOT Thread : " << QThread::currentThreadId();
    }
};

为了获得安全清楚，对于多线程应用程序来说，最好在终止程序之前，停止所有辅助线程。我们已经通过 closeEvent() 做到了这一点，可以确保在允许终止动作之前让任何活动的线程先结束掉。

顺便再介绍下所属线程，使用 qDebug 将各自的线程 ID 进行调试输出。结果如下：

Main Thread : 0xb308
Hello Thread : 0xb33c
SLOT Thread : 0xb308

显然，槽函数所在线程与主线程相同。

如果想要槽函数在次线程中执行，只需改变信号槽的连接方式：

connect(hello, SIGNAL(finished()), this, SLOT(onFinished()), Qt::DirectConnection);

这时，就得到了想要的结果啦：

Main Thread : 0xb030
Hello Thread : 0xacf8
SLOT Thread : 0xacf8

事件的传递、数据的交互方式很多，这里只介绍了信号槽。当然还可以使用自定义事件，然后通过 调用 QApplication::sendEvent() 或 QApplication::postEvent() 发送；或者使用 QMetaObject::invokeMethod() 方式均可，这里就不再赘述了。

更多参考

• Qt之Threads和QObjects