QSemaphore的使用+QSemaphore实现循环输出ABC（含源码+注释）

一、QSemaphore使用示例图

1.1 QSemaphore基本使用示例图

下图为信号量的基本使用示例图，每点击一次按钮则创建一个资源，源码在本文第三节（源码含详细注释）。

2.2 QSemaphore循环输出ABC示例图

下图为信号量的基本使用示例图，点击启动线程则开始循环输出ABC，源码在本文第四节

二、信号量、QSemaphore（个人理解）

了解生产者消费者模型（一种设计模式）的会发现信号量和该设计模型有一定类似。顾名思义生产者消费者模型是生产者生产资源，消费者消费资源；而信号量就像如此，存在生产资源和消费资源的情况，生产资源使用release函数，消费资源使用acquire函数（并且可以指定生产和消费的资源个数）

三、QSemaphore的基本使用（源码）

3.1 CThread定义类

CThread.h

#ifndef CTHREAD_H
#define CTHREAD_H

#include 
#include 
#include 

class CThread : public QThread
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit CThread(QObject *parent = nullptr);
    ~CThread();
    void run();
    QSemaphore *sem() const;

private:
    QSemaphore * m_sem; //定义一个信号量指针
};

#endif // CTHREAD_H

CThread.cpp

#include "CThread.h"
#include 

CThread::CThread(QObject *parent)
    : QThread(parent)
{
    m_sem = new QSemaphore; //new出信号量，在创建信号量时可指定一个int值为初始已存在的资源数
}

CThread::~CThread()
{
    delete m_sem;
}

void CThread::run()
{
    int i = 0;
    while(i++ != 3)
    {
        m_sem->acquire();   //获取一个资源，当资源不够时将阻塞，直到资源足够
        //输出线程id并显示i值
        qDebug() << "线程" << QThread::currentThreadId() << QString("获取了第%1个资源").arg(i);
    }
    qDebug() << "线程" << QThread::currentThreadId() << "循环结束";
}

QSemaphore *CThread::sem() const
{
    return m_sem;
}

3.2 CMainWindow调用类

CMainWindow.h

#ifndef CMAINWINDOW_H
#define CMAINWINDOW_H

#include 
#include "CThread.h"

namespace Ui {
class CMainWindow;
}

class CMainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit CMainWindow(QWidget *parent = 0);
    ~CMainWindow();

private slots:
    void on_startBtn_clicked();		//创建资源的槽函数

private:
    Ui::CMainWindow *ui;
    CThread         *m_cThread;		//线程指针
};

#endif // CMAINWINDOW_H

CMainWindow.cpp

#include "CMainWindow.h"
#include "ui_CMainWindow.h"

CMainWindow::CMainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::CMainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    //new出CThread对象
    m_cThread = new CThread;
    m_cThread->start(); //启动线程
}

CMainWindow::~CMainWindow()
{
    m_cThread->exit();
    m_cThread->wait(1);
    delete m_cThread;
    delete ui;
}

void CMainWindow::on_startBtn_clicked()
{
    //获取信号量变量，并创建一个资源
    m_cThread->sem()->release(1);
}

四、QSemaphore实现循环输出ABC

4.1 CThread定义类

CThread.h

#ifndef CTHREAD_H
#define CTHREAD_H

#include 
#include 
#include 

class CThread : public QThread
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit CThread(int n, QObject *parent = nullptr);
    ~CThread();
    void run();

    QSemaphore *currentSem() const;
    void setNextSem(QSemaphore *nextSem);
    void setFlag(char flag);

private:
    QSemaphore *m_currentSem;   //定义当前线程的信号量指针
    QSemaphore *m_nextSem;      //定义下次运行线程的信号量指针
    char        m_flag;         //定义char变量存储当前线程的字符
};

#endif // CTHREAD_H

CThread.cpp

#include "CThread.h"
#include 

CThread::CThread(int n, QObject *parent)
    : QThread(parent)
{
    m_currentSem = new QSemaphore(n); //new出信号量,并指定默认资源数
}

CThread::~CThread()
{
    delete m_currentSem;
}

void CThread::run()
{
    int i = 0;
    //循环输出当前字符七次
    while(i++ != 7)
    {
        m_currentSem->acquire();   //获取资源
        //输出线程id并显示i值
        qDebug() << m_flag << QThread::currentThreadId();
        QThread::usleep(300000);     //使线程睡眠一段时间（单位：微秒），作用为减缓输出速度
        m_nextSem->release(1);  //为下次运行的线程创建资源
    }
    qDebug() << "线程" << QThread::currentThreadId() << "循环结束";
}

QSemaphore *CThread::currentSem() const
{
    return m_currentSem;
}

void CThread::setNextSem(QSemaphore *nextSem)
{
    m_nextSem = nextSem;
}

void CThread::setFlag(char flag)
{
    m_flag = flag;
}

4.2 CMainWindow调用类

CMainWindow.h

#ifndef CMAINWINDOW_H
#define CMAINWINDOW_H

#include 
#include "CThread.h"

namespace Ui {
class CMainWindow;
}

class CMainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit CMainWindow(QWidget *parent = 0);
    ~CMainWindow();

private slots:
    void on_startBtn_clicked();         //按钮槽函数（环形唤醒）

private:
    Ui::CMainWindow *   ui;
    QList<CThread *>    m_threadList;   //线程指针容器

};

#endif // CMAINWINDOW_H

CMainWindow.cpp

#include "CMainWindow.h"
#include "ui_CMainWindow.h"

CMainWindow::CMainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::CMainWindow)
{
    ui->setupUi(this);

    //使用循环为线程链表添加三个线程并运行
    for(int index = 0; index != 3; ++index)
    {
        //0 == index? 1: 0,此处为三目运算符，判断条件为0 == index，为true则返回？后面的值，反之返回：后面的值
        m_threadList.append(new CThread(0 == index? 1: 0));
        m_threadList[index]->setFlag(65 + index);   //设置标识符
    }

    //将获各个线程的m_currentSem设置到对应的存储位置中
    //!这里可以如此理解 （0->1:代表0中创建1的资源）
    //! 0->1，1->2，2->0
    //! 如此看来则形成了环状的资源创建关系
    m_threadList[0]->setNextSem(m_threadList[1]->currentSem());
    m_threadList[1]->setNextSem(m_threadList[2]->currentSem());
    m_threadList[2]->setNextSem(m_threadList[0]->currentSem());
}

CMainWindow::~CMainWindow()
{
    foreach (CThread *thread, m_threadList)
    {
        thread->quit();
        thread->wait(1);
        delete thread;
    }
    delete ui;
}

void CMainWindow::on_startBtn_clicked()
{
    //启动三个线程
    m_threadList[0]->start();
    m_threadList[1]->start();
    m_threadList[2]->start();
}

总结

信号量相对互斥锁来说会简单一点，个人感觉信号量和生产者消费者模型非常类似，理解起来也相对简单。因为我信号量使用较少，目前就总结这点叭

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