一文看懂Qt多线程
目录
一、QThread类
1.常用方法
2.信号
3.注意事项
二、多线程实现方式
1.继承QThread类并重写run函数
2.继承QObject类并使用moveToThread()
3.使用QRunnable和QThreadPool
4.使用QtConcurrent
三、线程同步
1.互斥锁（QMutex）
2.读写锁（QReadWriteLock）
3.条件变量（QWaitCondition）
4.信号量（QSemaphore）
5.便捷类
一、QThread类
QThread类是Qt中用于创建和管理线程的基础类，提供了跨平台的线程操作接口。
1.常用方法
- start()：用于启动线程，调用后会执行run()函数，在run()函数执行前会发射信号started()，操作系统将根据优先级参数调度线程。如果线程已经在运行，那么这个函数什么也不做。
- run()：线程的入口点，在调用start()之后，新创建的线程就会调用这个函数，默认实现调用exec()，大多数需要重新实现这个函数，便于管理自己的线程。该方法返回时，该线程的执行将结束。
- quit()：告诉线程事件循环退出，返回0表示成功，相当于调用了QThread::exit(0)。
- exit(int returnCode = 0)：告诉线程事件循环退出。调用这个函数后，线程离开事件循环后返回，QEventLoop::exec()返回returnCode，0表示成功，任何非0值表示失败。
- terminate()：终止线程，线程可能会立即被终止也可能不会，这取决于操作系统的调度策略，使用terminate()之后再使用QThread::wait()，以确保万无一失。当线程被终止后，所有等待中的线程将会被唤醒。此函数比较危险，不鼓励使用。
- wait(unsigned long time = ULONG_MAX)：线程将会被阻塞，等待time毫秒。和sleep不同的是，如果线程退出，wait会返回。
- isFinished()：判断线程是否结束。
- isRunning()：判断线程是否正在运行。
- setPriority(Priority priority)：设置正在运行线程的优先级。如果线程没有运行，此函数不执行任何操作并立即返回。使用的start()来启动一个线程具有特定的优先级。
- currentThreadId()：返回标识当前正在执行的线程的平台特定的ID。
- currentThread()：返回一个指向管理当前执行线程的QThread的指针。
- msleep(unsigned long msecs)：强制当前线程睡眠msecs毫秒。
- sleep(unsigned long secs)：强制当前线程睡眠secs秒。
- usleep(unsigned long usecs)：强制当前线程睡眠usecs微秒。
2.信号
- finished()：线程执行结束时发射此信号。
- started()：线程启动时发射此信号。
- terminated()：线程被终止时发射此信号。
3.注意事项
- 在使用QThread时，需要注意线程安全问题，尤其是在多个线程访问共享资源时，需要使用互斥锁等机制进行同步。
- 在主线程中创建的对象不能直接在子线程中使用，需要通过信号和槽等方式进行传递和操作。
- 尽量避免使用terminate()函数来终止线程，因为它可能导致资源泄漏和数据不一致等问题。
二、多线程实现方式
1.继承QThread类并重写run函数
①主要步骤：
- 创建线程类：自定义一个类继承自QThread类，在类中重写run函数，将需要在子线程中执行的代码放在run函数内。
- 启动线程：在主线程中创建自定义类的实例，然后调用start函数启动线程，此时run函数中的代码将在子线程中执行。
ps：只有run函数在子线程中执行。
②示例：
class WorkerThread : public QThread
{
Q_OBJECT
public:
explicit WorkerThread(QObject *parent = nullptr);
void run() override;
};
void WorkerThread::run()
{
qDebug()<<"WorkerThread："<qDebug()<<"主线程："<start();
th->quit();
th->wait();
2.继承QObject类并使用moveToThread()
①主要步骤：
- 创建工作类：创建一个继承自QObject的类，在该类中定义需要在子线程中执行的槽函数。
- 创建线程和对象实例：在主线程中创建一个QThread实例和工作类的实例。
- 移动对象到线程：调用继承自MyObject类的moveToThread函数，将其移动到创建的QThread线程中。
- 启动线程并连接信号槽：启动QThread线程，然后通过信号槽机制连接信号和槽函数，以便在主线程中发送信号来执行子线程中的槽函数。
ps：调用moveToThread函数的对象不能设置父对象。
②示例：
class Worker : public QObject
{
Q_OBJECT
public:
explicit Worker(QObject *parent = nullptr);
public slots:
void work();
};
void Worker::work()
{
qDebug()<<"Worker："<qDebug()<<"主线程："<moveToThread(th);
connect(th,&QThread::started,worker,&Worker::work);
th->start();
th->quit();
th->wait();
3.使用QRunnable和QThreadPool
①主要步骤：
- 创建一个继承自QRunnable的类，在该类中重写run函数，将需要在子线程中执行的代码放在run函数内。
- 在主线程中获取全局线程池实例QThreadPool::globalInstance()，然后创建MyRunnable类的实例。
- 调用MyRunnable类实例的setAutoDelete函数设置为自动删除，然后将其传递给线程池的start函数来启动线程，线程池会自动管理线程的执行和资源释放。
②示例：
class Task : public QObject, public QRunnable
{
Q_OBJECT
public:
Task(QObject *parent = nullptr);
void run() override;
};
Task::Task(QObject *parent)
: QObject{parent}
{
setAutoDelete(true); //设置为自动删除
}
void Task::run()
{
qDebug()<<"Task："<qDebug()<<"主线程："<setMaxThreadCount(3);
Task *task = new Task;
QThreadPool::globalInstance()->start(task);
4.使用QtConcurrent
①主要步骤：
- 直接调用QtConcurrent::run函数，将要在子线程中执行的函数作为参数传递进去，该函数可以是普通函数或类的成员函数。
- 如果需要获取子线程函数的返回结果，可以使用QFuture对象来接收QtConcurrent::run函数的返回值，然后通过QFuture的相关函数（如result、waitForFinished等）来获取结果或等待线程完成。
ps：使用时要导入模块 QT += concurrent
②示例：
qDebug()<<"主线程："<int Widget::add(int a, int b){
return a+b;
}
QFuture future = QtConcurrent::run(&Widget::add,this,1,2);
int res = future.result();
qDebug()<
三、线程同步
线程同步是指在多线程环境下，通过使用特定的机制来确保不同线程之间的协调和数据一致性。以下是Qt中常用的线程同步机制：
1.互斥锁（QMutex）
互斥锁用于保护共享资源，确保在同一时间只有一个线程能够访问该资源。
使用方法：
- 创建QMutex对象：QMutex mutex;
- 加锁和解锁：在访问共享资源之前，调用lock()方法加锁，访问完成后调用unlock()方法解锁。
2.读写锁（QReadWriteLock）
读写锁提供了一种更高效的方式来管理对共享资源的读写操作，允许多个线程同时进行读操作，但只允许一个线程进行写操作。
使用方法：
- 创建QReadWriteLock对象：QReadWriteLock rwlock;
- 读锁和写锁的获取与释放：在进行读操作前，调用lockForRead()方法获取读锁，读完后调用unlock()方法释放读锁；在进行写操作前，调用lockForWrite()方法获取写锁，写完后调用unlock()方法释放写锁。
3.条件变量（QWaitCondition）
条件变量用于在线程间进行同步，一个线程可以等待某个条件满足后再继续执行，通常与互斥锁结合使用，以避免虚假唤醒。
使用方法：
- 创建QWaitCondition对象：QWaitCondition condition;
- 等待条件满足：在需要等待的线程中，先获取互斥锁，然后调用wait()方法等待条件满足，条件满足后会自动释放互斥锁并继续执行。
- 唤醒等待线程：在其它线程中，当条件满足时，调用wakeOne()或wakeAll()方法唤醒一个或所有等待的线程。
4.信号量（QSemaphore）
信号量用于控制对有限资源的访问，它维护一个计数器，表示可用资源的数量。线程在访问资源前需要获取信号量，如果信号量的值大于0，则表示有可用资源，线程可以继续执行并将信号量的值减1；如果信号量的值为0，则表示没有可用资源，线程需要等待。
使用方法：
- 创建QSemaphore对象：QSemaphore semaphore(3); 【参数表示初始可用资源数量】
- 获取和释放信号量：在访问资源前，调用acquire()方法获取信号量，访问完成后调用release()方法释放信号量。
5.便捷类
QMutexLocker、QReadLocker和QWriteLocker都是便捷类，采用资源获取即初始化（RAII）的模式，实现自动上锁和解锁。
- QMutexLocker：确保互斥锁在QMutexLocker对象的生命周期内被自动上锁，并在该对象被销毁时自动解锁。
- QReadLocker：确保多个线程可以同时获取读取锁，以实现对共享资源的并发读取。
- QWriteLocker：确保同一时间只有一个线程能够获取写入锁，以实现对共享资源的独占写入。