Qt应用开发(进阶篇)——线程 QThread
一、前言
QThread类继承于QObject基类，是Qt经典基础工具类，QThread类提供了一种独立于平台的方式来管理线程，让开发者能够快速的完成多线程的创建和使用。
正常情况下，一个PC程序使用到多线程的概率是非常高的，在不同方式的通讯场景使用、在耗时任务中使用、在独立的任务中使用等等。所以学习好多线程的使用是非常重要的，这也是程序员必备的技能之一。在C++中也有线程的功能，但是Qt提供的QThread线程，更适用于在Qt框架中使用。
QThread对象管理一个独立的线程，调用start()启用，启用成功触发started()信号，当线程结束的时候触发finished()信号，并提供isFinished()、isRunning()查询状态。使用exit()和quit()主动退出线程，wait()阻塞等待线程结束。
QThread线程还可以使用setPriority()设置优先级，而优先级参数的效果取决于操作系统的调度策略，在一些不支持线程优先的操作系统，比如Linux，优先级将被忽略。
二、创建线程方法一
QThreads在run()中开始执行，默认情况下，run()通过调用exec()启动事件循环，并在线程内运行Qt事件循环，当run函数执行完成的时候，线程执行结束触发信号并退出。
所以创建线程的第一种方式就是继承QThread，重新实现run函数。
#ifndef MYTHREAD_H
#define MYTHREAD_H
#include
#include
class MyThread : public QThread
{
Q_OBJECT
public:
explicit MyThread(QObject *parent = nullptr);
~MyThread();
protected:
virtual void run();
Q_SIGNALS:
void printMsg(int);
};
#endif // MYTHREAD_H
#include "mythread.h"
#include
MyThread::MyThread(QObject *parent) : QThread(parent)
{
}
MyThread::~MyThread()
{
qDebug()<<"~MyThread ";
}
void MyThread::run()
{
qDebug()<<"MyThread "<currentThreadId();
for(int i = 0 ; i < 5 ;i++)
{
qDebug()< qDebug()<<"main thread id"<start();
connect(thread,&MyThread::finished,this,[](){
qDebug()<<"thread finish";
});
connect(thread,&MyThread::printMsg,this,[](int num){
qDebug()<<"thread Msg "< 在上面的例子中，我们继承QThread，重新实现Run函数，在线程中打印数字，并且抛出自定义的信号printMsg，主线程绑定信号打印信息。线程结束后QThread会触发finished信号，我们也绑定该信号打印信息，当主程序结束后，线程类调用析构函数并打印信息。
main thread id 0x7ffb77158040
MyThread 0x7ffb47767700
0
1
2
3
4
thread Msg 0
thread Msg 2
thread Msg 4
thread Msg 6
thread Msg 8
thread finish
~MyThread 但是打印的结果并不是我们想要的，因为我们打印数字的同时一边在抛出信号，为什么会打印结束了，才开始执行槽函数呢，并没有两边交替打印，这是因为信号槽的连接方式默认为Qt::AutoConnection，而如果是线程之间的连接，会自动转换成Qt::QueuedConnection（当控制返回到接收者线程的事件循环时调用该槽，槽在接收者的线程中执行）。所以我们需要修改连接方式。
connect(thread,&MyThread::printMsg,this,[](int num){
qDebug()<<"thread Msg "<main thread id 0x7f2e6825d040
MyThread 0x7f2e38a32700
0
thread Msg 0
1
thread Msg 2
2
thread Msg 4
3
thread Msg 6
4
thread Msg 8
thread finish
~MyThread 二、创建线程方法二
使用QObject::moveToThread()将工作对象移动到线程中，是Qt线程使用的第二种方式。
#ifndef WORKER_H
#define WORKER_H
#include
#include
#include
class worker : public QObject
{
Q_OBJECT
public:
explicit worker(QObject *parent = nullptr);
Q_SIGNALS:
void resultReady(QString result);
public Q_SLOTS:
void doWork(QString parameter);
};
#endif // WORKER_H
#include "worker.h"
worker::worker(QObject *parent) : QObject(parent)
{
}
void worker::doWork(QString parameter) {
qDebug()<定义完工作类，我们要定义一个线程，并使用moveToThread把工作类“移动”到线程中。
class MainWindow : public QMainWindow
{
Q_OBJECT
public:
MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
~MainWindow();
Q_SIGNALS:
void doWork(QString);
private slots:
void on_pushButton_clicked();
private:
QThread *m_thread;
worker *m_work;
};MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
: QMainWindow(parent)
, ui(new Ui::MainWindow)
{
ui->setupUi(this);
m_thread = new QThread(this);
m_work = new worker();
m_work->moveToThread(m_thread);
connect(this,&MainWindow::doWork,m_work,&worker::doWork);
connect(m_work,&worker::resultReady,this,[&](QString result){
qDebug()<<"recv m_work Msg "<start();
} void MainWindow::on_pushButton_clicked()
{
qDebug()<<"main thread id"<执行结果：
main thread id 0x7f016253c040
0x7f013bfff700
work doWork "hello world"
recv m_work Msg ""三、线程使用注意事项
1、CPU飙升
初次使用QThread的同学，经常会出现一个问题，在线程执行的函数体中，使用死循环一直读串口或者后台等一些数据信息，读到信息抛出信号，读不到一直调用自定义读取的函数。在这种工况下，如果读取的函数是非阻塞的，那么整个CPU的资源都被子线程占用着，系统没办法合理的分配时间片。所以如果有需要使用读取线程并且用死循环读取信息的同学，一定要确保读取的函数是阻塞的或者做sleep操作。
2、阻塞线程退出异常
正常情况下，读取线程我们会定义一个变量，用来控制死循环的结束兼线程的结束。
bool m_loop;
void MyThread::run()
{
qDebug()<<"MyThread "<currentThreadId();
m_loop = true;
while (m_loop) {
qDebug()<<10;
sleep(1);
}
}
void MyThread::stop()
{
m_loop = false;
}
thread->stop();在上面的实例中，我们使用m_loop变量来结束死循环，让run函数结束，从而控制线程的结束。
但是如果是阻塞的场景下，这样的逻辑就不够用了。直接退出会报“QThread: Destroyed while thread is still running”。
因为死循环中，读取函数一直卡着，这样就没办法退出，这时候我们需要注意阻塞的退出方法，比如waitForReadyRead默认为3秒、linux中的select设置超时、socketcan使用阻塞则用关闭退出等等。配合使用QThread的wait函数，会阻塞在该函数等待线程的退出，让主线程退出子线程的时候做出等待的操作。
thread->stop();
thread->quit();
thread->wait();3、moveToThread方式的线程退出
使用此方式进行创建线程，它不像重写run一样，run函数结束线程就自动退出。我们一开始调用的是start，在程序中它一直都处于运行的状态，只是如果你没有使用信号触发，它会处于休眠状态。所以在程序结束的时候记得使用quit和wait退出线程，是否会报“QThread: Destroyed while thread is still running”。
thread->quit();
thread->wait();4、moveToThread方式的工作类不能有父类
在第二例子中，在定义worker类的时候，不能写成:
m_work = new worker(this);否则会有告警：
QObject::moveToThread: Cannot move objects with a parent并且运行之后发现，work的函数调用其实是在主线程中，并没有在子线程中执行。
main thread id 0x7f5299998040
0x7f5299998040
work doWork "hello world"
recv m_work Msg ""5、线程中使用成员类异常告警
问题代码如下：
#ifndef MYTHREAD_H
#define MYTHREAD_H
#include
#include
#include
class MyThread : public QThread
{
Q_OBJECT
public:
explicit MyThread(QObject *parent = nullptr);
~MyThread();
void stop();
protected:
virtual void run();
Q_SIGNALS:
void printMsg(int);
private:
QTimer *m_timer;
bool m_loop;
};
#endif // MYTHREAD_H
#include "mythread.h"
#include
MyThread::MyThread(QObject *parent) : QThread(parent)
{
m_timer = new QTimer(this);
connect(m_timer,&QTimer::timeout,this,[]()
{
qDebug()<<"time out";
});
}
MyThread::~MyThread()
{
qDebug()<<"~MyThread ";
}
void MyThread::run()
{
qDebug()<<"MyThread "<currentThreadId();
m_loop = true;
m_timer->start(1000);
while (m_loop) {
qDebug()<<10;
sleep(1);
}
}
void MyThread::stop()
{
m_loop = false;
}
在上面的例子中，MyThread成员类变量QTimer，在构造函数中实例化，在run函数中启动，这时候线程启动的时候会报异常：
QObject::startTimer: Timers cannot be started from another thread这是因为在重写run的这种方式中，除了run函数内其他函数包括类都是属于主线程的，包括构造函数。所以定时器是属于主线程的类，在子线程中控制它，就会告警，于是我们修改定时器定义：
void MyThread::run()
{
qDebug()<<"MyThread "<currentThreadId();
m_loop = true;
m_timer = new QTimer(this);
connect(m_timer,&QTimer::timeout,this,[]()
{
qDebug()<<"time out";
});
m_timer->start(1000);
while (m_loop) {
qDebug()<<10;
sleep(1);
}
} 这时候又会报另一个错误，不能在子线程中为主线程的类创建子类。
QObject: Cannot create children for a parent that is in a different thread.
(Parent is MyThread(0x561d014478b0), parent's thread is QThread(0x561d01438e20), current thread is MyThread(0x561d014478b0)所以我们需要去掉this指针，就不会有这个错误，这时候需要注意指针的释放，因为我们没有定义父类，它不会跟随父类的释放而释放。
void MyThread::run()
{
qDebug()<<"MyThread "<currentThreadId();
m_loop = true;
QTimer *m_timer = new QTimer();
connect(m_timer,&QTimer::timeout,this,[]()
{
qDebug()<<"time out";
});
m_timer->start(1000);
while (m_loop) {
qDebug()<<10;
sleep(1);
}
}