最近在工作中用到了Qt中的多线程,踩了不少坑,故作下笔记,警示后人 - -!
Overview
使用多线程编程可以最大限度地调用CPU资源,尤其对于多处理器系统。而对于界面开发而言,多线程一个十分重要的作用就是将复杂的运算处理分开执行,以免造成界面的卡顿和冻结,甚至被系统强制关闭。
先来看看官方文档是怎么教我们搞Qt的多线程的。首先,可以建立一个Woker类和一个Controller类,想要放在线程中的后台处理放在Worker类中,再使用QObject::moveToThread()与子线程关联,如下。
class Worker : public QObject {
Q_OBJECT
public slots:
void doWork(const QString ¶meter) {
QString result;
/* ... here is the expensive or blocking operation ... */
emit resultReady(result);
}
signals:
void resultReady(const QString &result);
};
class Controller : public QObject {
Q_OBJECT
QThread workerThread; //建立QThread对象
public:
Controller() {
Worker *worker = new Worker;
worker->moveToThread(&workerThread); //令worker和workerThread关联
connect(&workerThread, &QThread::finished, worker, &QObject::deleteLater);
connect(this, &Controller::operate, worker, &Worker::doWork);
connect(worker, &Worker::resultReady, this, &Controller::handleResults);
workerThread.start();
}
~Controller() {
workerThread.quit();
workerThread.wait();
}
public slots:
void handleResults(const QString &);
signals:
void operate(const QString &);
};
可以看到,通过信号槽机制,可以控制放在了子线程中的worker并互相通信。由于线程中的信号槽连接默认是队列连接方式(稍后会讲到),你可以安全地连接Worker对象与任意的Qobject对象。
Another way to make code run in a separate thread, is to subclass QThread and reimplement run()。另一种方法就是继承QThread并重写run函数,如下
class WorkerThread : public QThread {
Q_OBJECT
void run() override {
QString result;
/* ... here is the expensive or blocking operation ... */
emit resultReady(result);
}
signals:
void resultReady(const QString &s);
};
void MyObject::startWorkInAThread() {
WorkerThread *workerThread = new WorkerThread(this);
connect(workerThread, &WorkerThread::resultReady, this, &MyObject::handleResults);
connect(workerThread, &WorkerThread::finished, workerThread, &QObject::deleteLater);
workerThread->start();
}
详细的内容自己去看吧,具体用哪种方法看个人习惯了。好像乍眼一看也没什么难的~然而
一号坑:子线程中操作UI
Qt创建的子线程中是不能对UI对象进行任何操作的,即QWidget及其派生类对象,这个是我掉的第一个坑。可能是由于考虑到安全性的问题,所以Qt中子线程不能执行任何关于界面的处理,包括消息框的弹出。正确的操作应该是通过信号槽,将一些参数传递给主线程,让主线程(也就是Controller)去处理。
void Controller::handleResults(const int rslt, QString code,
QString id, QString desc, QString time)
{
lockThread->lck->lock_log << "controller handleResults start!\n";
lockThread->lck->lock_log.flush();
//(打开时)加密锁有效
if (rslt == 1) {
lockThread->lck->lock_log << "controller handleResults 1!\n";
lockThread->lck->lock_log.flush();
m_isAuthorized = true;
QMessageBox::information(NULL, QStringLiteral("授权信息"),
QStringLiteral("授权成功!!"), QMessageBox::Yes);
}
//加密锁失效
else if (rslt == 2) {
lockThread->lck->lock_log << "controller handleResults 2!\n";
lockThread->lck->lock_log.flush();
m_isAuthorized = false;
QMessageBox::information(NULL, QStringLiteral("授权信息"),
QStringLiteral("锁ID:") + id + "\n" +
QStringLiteral("校验码:") + code, QMessageBox::Yes);
}
....
个人在VS2017环境下,在子线程中操作UI是直接崩溃的。
二号坑:信号的参数问题
这个就实属有毒,搞了我好久。这个涉及到了Qt的元对象系统(Meta-Object System)和信号槽机制。
元对象系统即是提供了Qt类对象之间的信号槽机制的系统。要使用信号槽机制,类必须继承自QObject类,并在私有声明区域声明Q_OBJECT宏。当一个cpp文件中的类声明带有这个宏,就会有一个叫moc工具的玩意创建另一个以moc开头的cpp源文件(在debug目录下),其中包含了为每一个类生成的元对象代码。
在使用connect函数的时候,我们一般会把最后一个参数忽略掉。这时候我们需要看下函数原型
[static] QMetaObject::Connection QObject::connect(const QObject *sender, const char *signal,
const QObject *receiver, const char *method, Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection)
可以看到,最后一个参数代表的是连接的方式。
我们一般会用到方式是有三种
自动连接(AutoConnection),默认的连接方式。如果信号与槽,也就是发送者与接受者在同一线程,等同于直接连接;如果发送者与接受者处在不同线程,等同于队列连接。
直接连接(DirectConnection)。当信号发射时,槽函数立即直接调用。无论槽函数所属对象在哪个线程,槽函数总在发送者所在线程执行。
队列连接(QueuedConnection)。当控制权回到接受者所在线程的事件循环时,槽函数被调用。这时候需要将信号的参数塞到信号队列里。槽函数在接受者所在线程执行。
所以在线程间进行信号槽连接时,使用的是队列连接方式。在项目中,我定义的信号和槽的参数是这样的
signals:
//自定义发送的信号
void myThreadSignal(const int, string, string, string, string);
貌似没什么问题,然而实际运行起来槽函数根本就没有被调用,程序没有崩溃,VS也没报错。在查阅了N多博客和资料中才发现,在线程间进行信号槽连接时,参数不能随便写。
为什么呢?我的后四个参数是标准库中的string类型,这不是元对象系统内置的类型,也不是c++的基本类型,系统无法识别,然后就没有进入信号槽队列中了,自然就会出现问题。解决方法有三种,最简单的就是使用Qt的数据类型了
signals:
//自定义发送的信号
void myThreadSignal(const int, QString, QString, QString, QString);
第二种方法就是往元对象系统里注册这个类型。注意,在qRegisterMetaType函数被调用时,这个类型应该要确保已经被完好地定义了。
qRegisterMetaType("MyClass");
方法三是改变信号槽的连接方式,将默认的队列连接方式改为直接连接方式,这样的话信号的参数直接进入槽函数中被使用,槽函数立刻调用,不会进入信号槽队列中。但这种方式官方认为有风险,不建议使用。
connect(const QObject *sender, const char *signal, const QObject *receiver, const char *method, Qt::DirectConnection)
至此,这个坑应该是能爬出来了。
其它需要注意的问题
还有几点需要注意
一定要用信号槽机制,别想着直接调用,你会发现并没有在子线程中执行。
自定义的类不能指定父对象,因为moveToThread函数会将线程对象指定为自定义的类的父对象,当自定义的类对象已经有了父对象,就会报错。
当一个变量需要在多个线程间进行访问时,最好加上voliate关键字,以免读取到的是旧的值。当然,Qt中提供了线程同步的支持,比如互斥锁之类的玩意,使用这些方式来访问变量会更加安全。
C++11标准中直接可以使用标准库中提供的多线程类,但个人觉得还是Qt好用
- Qt也提供了并发编程的支持,虽然这些玩意一般在服务器编程和高并发场景下用的比较多,界面编程比较少用。
至此总结完毕,希望您爬坑愉快 ( :
Reference:
Qt多线程间信号槽传递非QObject类型对象的参数
QT子线程与主线程的信号槽通信
Qt Creator快速入门_第三版 ——霍亚飞
Qt官方文档