Qt中多线程的使用（二）

线程池

当线程的任务量比较大时，频繁创建和销毁线程会有很大的内存开销，此时使用QThread的方法就不合适，应该使用线程池QThreadPool。QThread适用于常驻内存的任务，QThreadPool适用于不常驻内存，任务量比较大的情况。

QRunnable 是一个非常轻量的抽象类，它的主体是纯虚函数 QRunnable::run()，我们需要继承它并实现这个函数。使用时需要将其子类的实例放进 QThreadPool 的执行队列，线程池默认会在运行后自动删除这个实例。每一个Qt程序都有一个全局的线程池，我们可以直接使用它，这就不需要手动创建和管理线程池，调用QThreadPool::globalInstance()得到，可在多个类中共同使用一个线程池。它默认最多创建 8 个线程，如果想改变最大线程数则调用 setMaxThreadCount() 进行修改，调用 activeThreadCount() 查看线程池中当前活跃的线程数。

Qt并不是推荐使用其全局线程池，何况实际的项目当中我们通常并不希望仅仅使用一个全局的线程池，而是在需要线程池的工程中都构建和维护自己一个小小的线程池。用QThreadPool pool；的方式建立一个局部线程池，并由当前类维护，可保证此线程池仅供当前类应用。

常规使用

定一个任务类例如叫 Task，继承 QRunnable 并实现虚函数 run()，Task 的对象作为 QThreadPool::start() 的参数就可以了，线程池会自动的在线程中调用 Task 的 run() 函数，异步执行。线程池中的 QRunnable 对象太多时并不会立即为每一个 QRunnable 对象创建一个线程，而是让它们排队执行，同时最多有 maxThreadCount() 个线程并行执行。

void clear()    //清除所有当前排队但未开始运行的任务
int expiryTimeout() const       //线程长时间未使用将会自动退出节约资源，此函数返回等待时间
void setExpiryTimeout(int expiryTimeout)        //设置线程回收的等待时间
int maxThreadCount() const      //线程池可维护的最大线程数量
setAutoDelete   //用来标识是否在运行结束后自动由线程池释放空间
bool waitForDone(int msecs=-1)      //等待所有线程运行结束并退出，参数为等待时间-1表示一直等待到最后一个线程退出

代码实现一个QRunnable子类，构造函数参数是其ID，run()里输出ID和休眠1到3秒，析构函数里输出ID：

class Task : public QRunnable
{
public:
    Task(int id);
    void run() Q_DECL_OVERRIDE;
    ~Task();
private:
    int m_id;
};

Task::Task(int id):
    m_id(id)
{}

void Task::run()
{
    qDebug().noquote() << QString("Start thread %1 at %2").arg(m_id).arg(QDateTime::currentDateTime().toString("mm:ss.z"));
        QThread::msleep(1000+qrand()%2000);
}

Task::~Task()
{
    qDebug().noquote() << QString("deconstruct  Task with ID %1").arg(m_id);
}

main函数中的代码：

    QThreadPool pool;
    pool.setMaxThreadCount(3);
    for(int i=0;i<15;i++)
    {
        Task *t = new Task(i);
//        QThreadPool::globalInstance()->start(t);  //使用全局线程池
        pool.start(t);  // 提交任务给线程池，在线程池中执行
    }

在main函数中创建一个本地线程池，最大线程数为3，一次创建了15个线程，线程池不是一个一个运行线程，而是让线程进入队列，批量运行，每次3个。运行结果：

Start thread 0 at 31:05.66
Start thread 2 at 31:05.66
Start thread 1 at 31:05.66
deconstruct  Task with ID 2
deconstruct  Task with ID 0
Start thread 3 at 31:06.703
deconstruct  Task with ID 1
Start thread 4 at 31:06.704
Start thread 5 at 31:06.704
deconstruct  Task with ID 3
Start thread 6 at 31:08.173
deconstruct  Task with ID 5
Start thread 7 at 31:08.173
deconstruct  Task with ID 4
Start thread 8 at 31:08.173
deconstruct  Task with ID 6
Start thread 9 at 31:09.507
deconstruct  Task with ID 8
Start thread 10 at 31:09.508
deconstruct  Task with ID 7
Start thread 11 at 31:09.508
deconstruct  Task with ID 9
Start thread 12 at 31:11.009
deconstruct  Task with ID 10
Start thread 13 at 31:11.009
deconstruct  Task with ID 11
Start thread 14 at 31:11.01
deconstruct  Task with ID 14
deconstruct  Task with ID 13
deconstruct  Task with ID 12

程序当中QRunnable是以指针的形式创建的，是QThreadPool在运行完线程后自动释放，官方文档有一句：QThreadPool takes ownership and deletes QRunnable object automatically，这也是Qt半自动内存回收机制的一方面。

SIGNAL/SLOT 实现线程池与外界通信

QRunnable 不是 QObject的子类，无法使用信号与槽的机制与外界通信的手段。实现与外界通信有两种方法：

1. 子类采用QObejct 和 QRunnable多重继承，而且QObject要放在前面，再用信号与槽的机制。
2. 使用`QMetaObject::invokeMethod`。

也就是说，线程通信手段还是那两种。

现在，用线程池实现前一篇的读大文件的程序，思路还是一样的，修改Task类的代码如下:

class Task : public QObject,public QRunnable
{
    Q_OBJECT
public:
    Task(int id,QWidget* m_w);
    void run() Q_DECL_OVERRIDE;
    ~Task();
signals:
    void toLine(QString line);
private:
    int m_id;
    QWidget* m_w;   //为调用主线程的槽函数做准备
};

void Task::run()
{
    QFile* file = new QFile("E:\qtgui.index");
    file->open(QIODevice::ReadOnly);
    QTextStream *stream = new QTextStream(file);
    qDebug()<<"do work's thread:"<<QThread::currentThread();
    while(!stream->atEnd())
    {
        QString line = stream->readLine();
        emit toLine(line);
        QThread::msleep(15);
    }

主线程的部分程序：

    // QThreadPool pool;
    pool.setMaxThreadCount(1);
    Task *t = new Task(1,this);
    QThreadPool::globalInstance()->start(t);
    // pool.start(t);
    connect(t,SIGNAL(toLine(QString)),this,SLOT(appendText(QString)));

QMetaObject::invokeMethod 实现线程池与外界通信

修改上面的程序: 将emit toLine(line)改为QMetaObject::invokeMethod(m_w,"appendText",Qt::AutoConnection,Q_ARG(QString,line));
，主线程中将connect语句去掉即可。

上面的两个程序必须用全局线程池启动线程，如果是本地线程池则无效，还是先运行次线程，阻塞主线程。

QThread和QThreadPool适用的场合

1.耗时的一次计算，I/O或者初始化：
不建议使用QThread，建议使用：QRunnable和QThreadPool结合使用或者直接用QtConcurrent::run

2.周期性的耗时计算或I/O：
使用继承QObject和moveToThread函数的方式，封装到类中，然后后台线程启动驻留，然后信号槽传送计算参数和接收计算的数据。

3.程序线程分模块，例如网络和数据库单独在一个线程或者分别的线程设计：
使用继承QObject和moveToThread函数的方式，封装到类中，然后后台线程启动驻留，然后信号槽传送操作命令和取回结果。（注QWidget的UI操作只能在主线程的）。

4.多个任务执行者，分别的执行，一个调度者：
每个封装一个类，然后执行者和调度者分线程，数个或者单个执行者一个线程，通过信号槽与调度者交互，用moveToThread方式分线程。

5.程序中引用其他库，其他库且有独立的事件循环：
用继承QThread的方式，在run中启用其他库的事件循环，需要与主线程交互的部分采用自定义事件和QCoreApplication::postEvent方式通讯。

6.当不得不重复调用一个方法（比如每秒），许多人会引入多线程，在run中调用sleep(1)，其实这是可以用QTimer的timeout信号取代。

参考：多线程使用QTimer
QThreadPool线程池与QRunnable