【Qt基本功修炼】Qt线程的两种运行模式
1. 前言
QThread是Qt中的线程类，用于实现多线程运行。
QThread有两种工作模式，即
- 消息循环模式
- 无消息循环模式
两种模式分别适用于不同的场景。下面我们将从多个方面，讲解QThread两种工作模式的区别。
2. 消息循环模式
2.1 实现原理
QThread::run中的代码是在子线程中运行的。
QThread::run是虚函数，从它的默认实现的中可以看到，在QThread::run中启动了一个QEventLoop，即事件循环。部分源码如下所示（文件路径Qt5.9.9\5.9.9\Src\qtbase\src\corelib\thread\qthread.cpp）：
其中，
有了事件循环，子线程就可以像UI线程（即主线程）一样，进行消息处理。
2.2 使用方法
设worker是QObject子类的一个对象，具有信号和槽。如何让worker的槽函数运行于子线程中？可以使用 QObject::moveToThread()函数来将worker对象关联到某个子线程中。典型的写法如下：
QThread *thread = new QThread(this); // 线程对象
Worker *worker = new Worker(this); // 工人对象
worker->moveToThread(thread); // worker-thread 关联
thread->start(); // 启动线程
此后，通过Qt::AutoConnection/Qt::QueuedConnection/Qt::BlockQueuedConnection方式连接到worker的信号一旦被触发，Qt内部就会向worker所在子线程插入一条消息，等到消息循环处理到这条消息时，worker的槽函数会在子线程中被执行。
同理，若worker的某个信号通过Qt::AutoConnection/Qt::QueuedConnection/Qt::BlockQueuedConnection方式连接到主线程的一个对象的槽函数上，当此信号触发时，Qt也会向主线程的消息队列中插入一条消息。当主线程的消息循环处理到这条消息时，主线程对象的槽函数会在主线程中被执行。
简而言之，消息循环模式下，线程之间进行信号槽通信，通常都是由消息机制实现的，并且槽函数是在对象的关联线程中执行的。
2.3 线程退出方法
在消息循环模式下，通过调用QThread::quit() 或 QThread::exit() 方法，可以在对应线程的消息队列中插入一条退出消息，等到此条退出消息被处理时，QEventLoop::exec()返回，即消息循环退出。随后，QThread::run()函数也会退出，线程停止，线程资源被释放。相关Qt源码如下：
通过停止消息循环来停止线程，是一个异步操作。因为消息循环可能忙于执行某个函数，而无法处理退出消息，这就导致线程的退出时间不确定。所以，QThread::quit()通常和QThread::wait() 在主线程中搭配调用，以实现主线程等待子线程退出。等待时长可以由用户根据实际情况来设置。如果线程退出时间过长，则需要对耗时长的函数进行优化，以实现快速退出的效果。当然如果消息循环空闲，则退出消息会很快得到处理，消息循环和线程会很快退出。
3. 无消息循环模式
3.1 实现原理
用户继承 QThread并重载 QThread::run()，即可使默认的消息循环失效，用户将需要在子线程执行的代码全部写在重载的run()函数内。在这种模式下，只有重载的 run() 函数是在子线程中运行的。弄清楚这一点，才能准确判断一段代码的执行线程。
3.2 使用方法
示例代码如下：
class MyThread : public QThread
{
protected:
virtual void run()
{
// process code here
}
}
创建和启动线程：
MyThread *thread = new MyThread(this);
thread->start();
3.3 线程退出方法
因为没有消息循环，所以通过抛退出消息来使线程退出的QThread::quit()函数会失效。有两种退出/停止线程的方法：强制退出和正常退出。
3.3.1 强制退出
使用 QThread::terminate() 函数，可以让操作系统强制停止线程的执行。 调用 QThread::terminate() 后，线程不一定会立即退出，退出时间取决于操作系统。主线程可以调用 QThread::wait() 来等待线程退出。
正如 Qt 文档中所说，强制退出线程会导致资源来不及释放和清理，这会导致软件不稳定，非必要不使用。
3.3.2 正常退出
如果想要让线程正常退出，那么就需要在 QThread::run() 函数中插桩检测停止标记。一旦停止标记为真，则停止当前的工作，做好现场清理和资源释放，然后令 QThread::run() 函数返回即可。同时对外提供停止接口，用于设置停止标记。
示例代码如下：
class MyThread : public QThread
{
protected:
virtual void run()
{
do
{
// 插桩检测停止标记
if (m_stop_flag)
break;
// process code here
// 插桩检测停止标记
if (m_stop_flag)
break;
// process code here
// 插桩检测停止标记
if (m_stop_flag)
break;
// process code here
} while (0);
// 清理现场和资源
clean();
}
// 对外提供停止接口
void stop()
{
m_stop_flag = true;
}
private:
bool m_stop_flag = false;
}
调用stop()接口以后，线程不会立即退出，需要调用 QThread::wait() 来等待线程退出。通过控制插桩位置和频率，可以控制线程退出的速度。停止代码如下：
thread->stop(); // 停止线程
thread->wait(2000); // 等待线程退出，不超过2s
4. 结语
在项目中，我们需要根据实际需求选择正确的线程运行模式，合理地实现软件功能，同时提高导致软件的稳定性和可靠性。
以上是Qt线程的基本使用方法，可以满足基本的使用需求。但用起来还是稍显麻烦。在此基础上，Qt Concurrent模块提供了启动线程的其他简便方式及高级用法，但万变不离其宗，打牢基础以后，学习高级用法会非常简单。对于Qt Concurrent模块，我们将在后面的文章进行讲解。