QT 中的多线程之 moveToThread

1. 概述

在 Qt 中，多线程也被广泛用于实现后台任务、异步操作、多任务处理等功能。通过使用多线程，可以提高程序的响应性和用户体验，同时也可以提高程序的运行效率和稳定性。

其中 QThread 是多线程中使用最多的，它提供了两种方法来创建和控制线程的类：

• 继承 QThread 子类，并在子类中实现 run() 方法
• 使用 QObject::moveToThread() 方法

本文重点介绍 moveToThread() 方法，它是将 QObject 的子对象移动到另一个线程的机制，这样对象可以在单独的线程中处理信号和槽函数，从而释放主线程用于执行其他任务。

2. 方法描述

在要使用线程的 WorkerController 类中，应该新建一个 QThread 的对象和 Worker 类对象，并使用 moveToThread() 方法将 Worker 对象的事件循环全部交由 QThread 对象处理。

// 创建 Worker 对象
Worker* worker = new Worker;

// 创建一个新的线程
QThread* _workerThread = new QThread;

// 将Worker对象移动到新线程
worker ->moveToThread(_workerThread );

// 连接Worker对象的信号和槽
// 该线程结束时销毁
connect(_workerThread, &QThread::finished, worker, &QObject::deleteLater);
// 线程结束后发送信号，对结果进行处理
connect(worker, SIGNAL(resultReady(int)), this, SLOT(handleResults(int)));

// 启动新线程
_workerThread ->start();

如果这个 Worker 对象有槽函数，那么这些槽函数就会在新线程中执行, 如下类图中 dowork() 槽函数，就是新的线程中执行。

 

 

3. 代码：

首先新建一个 work 类，该类重点在于其 doWork 槽函数，这个函数定义了线程需要做的工作，需要向其发送信号来触发槽函数。

//
// Worker.h
//
#ifndef DEL_WORKER_H
#define DEL_WORKER_H

#include 
#include 
#include 

class Worker : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Worker(QObject *parent = nullptr);

public slots:
    void doWork(int parameter);   // doWork 定义了线程要执行的操作

signals:
    void resultReady(const int result);  // 线程完成工作时发送的信号
};
#endif //DEL_WORKER_H

//
// Worker.cpp
//
#include "worker.h"

Worker::Worker(QObject *parent)
    : QObject(parent)
{
}

void Worker::doWork(int parameter) {
    qDebug() << __FUNCTION__ << " Thread ID: " << QThread::currentThreadId() << "\n";
    emit resultReady(parameter);
}

然后定义一个 WorkerController 类，这个类中定义了一个 QThread 对象，用于处理 worker 对象的事件循环工作。

#ifndef WORKERCONTROLLER_H
#define WORKERCONTROLLER_H

//
// WorkerController .h
//
#include 
#include 
#include "worker.h"

// WorkerController 用于 启动子线程 和 处理子线程执行的结果
class WorkerController : public QObject
{
  Q_OBJECT

public:
    explicit WorkerController(QObject *parent = nullptr);

    ~WorkerController() override ;

public slots:
    static void handleResults(int result);  // 处理子线程执行的结果

signals:
    void operate(const int);  // 发送信号，触发线程

private:
    QThread*      _workerThread = nullptr;
};

#endif // WORKERCONTROLLER_H

//
// WorkerController.cpp
//
/* 在 构造函数中创建 worker 对象，并且将其事件循环全部交给_workerThread 对象来处理，最后启动该线程，然后触发其事件处理函数。*/
#include "workercontroller.h"

/* 在 构造函数中创建 worker 对象，并且将其事件循环全部交给_workerThread 对象来处理，最后启动该线程，然后触发其事件处理函数。*/
WorkerController::WorkerController(QObject *parent) : QObject(parent) {
    //moveToThread 通用流程：
    auto *worker = new Worker ;
    _workerThread= new QThread(this);
    worker->moveToThread(_workerThread);

    // operate 信号发射后启动线程工作
    connect(this, SIGNAL(operate(const int)), worker, SLOT(doWork(int)));

    // 该线程结束时销毁
    connect(_workerThread, &QThread::finished, worker, &QObject::deleteLater);

    // 线程结束后发送信号，对结果进行处理
    connect(worker, SIGNAL(resultReady(int)), this, SLOT(handleResults(int)));

    // 启动线程
    _workerThread->start();

    // 发射信号，开始执行
    qDebug() << __FUNCTION__ << " Thread ID:" << QThread::currentThreadId() << '\n' ;
    emit operate(9);
}

// 析构函数中调用 quit() 函数结束线程
WorkerController::~WorkerController() {
    _workerThread->quit();
    _workerThread->wait();
}

void WorkerController::handleResults(const int result) {
    qDebug() << __FUNCTION__ << " Thread ID:" << QThread::currentThreadId() << ", last result: " << result;
}

接下来就是 main 函数，主函数中我们新建一个 Controller 对象，开始执行：

#include 
#include 
#include "workercontroller.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    qDebug() << __FUNCTION__ << " Thread ID:" << QThread::currentThreadId() << '\n' ;
    QCoreApplication a(argc, argv);
    WorkerController c ;
    return a.exec();
}

4. 运行结果

doWork 槽函数中为新的线程

5. 注意事项

在使用 moveToThread 函数时，需要注意以下几点：

• 只有QObject对象可以使用moveToThread函数，其他对象不能使用。
• 一旦调用了moveToThread函数，这个对象的线程上下文就会改变，因此在调用该函数之后，这个对象所属的线程上下文不能再使用。
• 如果对象正在执行某个函数，而该函数又没有使用线程锁，那么在移动对象之后，该函数仍然会在原来的线程中执行。因此，在移动对象之前，需要确保该对象不处于执行状态。
• 如果一个QObject对象的子对象也需要移动到新线程中，那么这些子对象也必须调用moveToThread函数进行移动。

6. 结语

moveToThread 方法，是把我们需要的工作全部封装在一个类中，将每个任务定义为一个槽函数，再建立触发这些槽函数的信号，然后连接信号和槽，最后调用 moveToThread 方法将这个类交给一个 QThread 对象，再调用 QThread 的 start() 函数使其全权处理事件循环。于是，任何时候我们需要让子线程执行某个任务，只需要发出对应的信号就可以。

其优点是我们可以在一个 worker 类中定义很多个需要做的工作，然后触发信号，子线程就可以执行。相比于继承 QThread 方法，只能执行 run() 函数中的任务，moveToThread 的方法中一个线程可以做很多不同的工作，只要实现对应的槽函数，触发对应的信号即可。

参考： QT 中的多线程—moveToThread 篇