Qt多线程编程总结（二）——QMutex

QMutex类提供的是线程之间的访问顺序化。

QMutex的目的是保护一个对象、数据结构或者代码段，所以同一时间只有一个线程可以访问它。（在Java术语中，它和同步关键字“synchronized”很相似）。例如，这里有一个方法打印给用户两条消息：

 void someMethod()
 {
    qDebug("Hello");
    qDebug("World");
 }

如果同时在两个线程中调用这个方法，结果的顺序将是：

  Hello
  Hello
  World
  World
  

如果你使用了一个互斥量：

 QMutex mutex;

 void someMethod()
 {
    mutex.lock();
    qDebug("Hello");
    qDebug("World");
    mutex.unlock();
 }

用Java的术语，这段代码应该是：

 void someMethod()
 {
    synchronized {
      qDebug("Hello");
      qDebug("World");
    }
 }

然后同一时间只有一个线程可以运行someMethod并且消息的顺序也一直是正确的。当然，这只是一个很简单的例子，但是它适用于任何需要按特定频率发生的情况。

但你在一个线程中调用lock()，其它线程将会在同一地点试图调用lock()来阻塞，知道这个线程调用unlock()之后其它线程才会获得这个锁。lock()的一种非阻塞选择是tryLock()。

实验部分：

情形一：

 #include <QtCore/QCoreApplication>
 #include <Qthread>
 #include <QTextStream>
 class MyThreadA : public QThread {
 public:
 virtual void run();
 };
 class MyThreadB: public QThread {
 public:
 virtual void run();
 };
 int number=6;
 void MyThreadA::run(){
 number *= 5;
 number /= 4;
 }
 void MyThreadB::run(){
 number *= 3;
 number /= 2;
 }
 int main(int argc, char *argv[])
 {
 QCoreApplication app(argc, argv);
 MyThreadA a;
 MyThreadB b;
 a.run();
 b.run();
  a.terminate();
 b.terminate();
 QTextStream out(stdout);
 out<<number;
 return app.exec();
 }

上述代码，很简单，写了两个线程，覆盖了QThread的纯虚函数run()，这两个重构的run方法都是对全局变量number的操作，

主函数中顺序调用这两个方法，a.run()执行后number为7,b.run()执行后为10。

情形二：

 #include <QtCore/QCoreApplication>
 #include <Qthread>
 #include <QTextStream>
 class MyThreadA : public QThread {
 public:
 virtual void run();
 };
 class MyThreadB: public QThread {
 public:
 virtual void run();
 };
 int number=6;
 void MyThreadA::run(){
 number *= 5;
 sleep(1);
 number /= 4;
 }
 void MyThreadB::run(){
 number *= 3;
 sleep(1);
 number /= 2;
 }
 int main(int argc, char *argv[])
 {
 QCoreApplication app(argc, argv);
 MyThreadA a;
 MyThreadB b;
 a.start();
 b.start();
 a.wait();
 b.wait();
 QTextStream out(stdout);
 out<<number；
 return app.exec();
 }

运行结果：

number=11;

利用QThread的方法start()同是开启两个线程，值得注意的是wait()函数，不能等待自己，这个是用来多个线程交互的，所以不能当sleep()用。这个函数是在主线程中被调用的时候阻塞了主线程。如果想在外部让子线程暂停，最好的办法是在子线程中设置一个标志，在主线程中更改这个标志，并在子线程的run函数中判断，通过调用其保护函数sleep()来达到暂停的目的了。

查看源代码，即可有清楚的概念：

 bool QThread::wait(unsigned long time)
 {
     Q_D(QThread);
     QMutexLocker locker(&d->mutex);
     if (d->id == GetCurrentThreadId()) {
         qWarning("QThread::wait: Thread tried to wait on itself");     //当是自身时，直接返回false
         return false;
     }
     if (d->finished || !d->running) //与这个线程对象关联的线程已经结束执行（例如从run函数返回）。如果线程结束返回真值。如果线程还没有开始也返回真值。
         return true;
     ++d->waiters;
     locker.mutex()->unlock();


     bool ret = false;
     switch (WaitForSingleObject(d->handle, time)) {   //调用win的对象处理函数
     case WAIT_OBJECT_0:    //核心对象被激活，等待成功
         ret = true;
         break;
     case WAIT_FAILED:
         qErrnoWarning("QThread::wait: Thread wait failure");
         break;
     case WAIT_ABANDONED:
     case WAIT_TIMEOUT:
     default:
         break;
     }
     locker.mutex()->lock();
     --d->waiters;
     if (ret && !d->finished) {                                  //虽然响应成功，但关联对象未结束执行
         // thread was terminated by someone else
         d->terminated = true;
         QThreadPrivate::finish(this, false);
     }
     if (d->finished && !d->waiters) {    //关联对象执行结束，并且等待数为零时，关闭句柄。
         CloseHandle(d->handle);
         d->handle = 0;
     }
     return ret;
 }

情形三：（Mutex 作用）

 #include <QtCore/QCoreApplication>
 #include <Qthread>
 #include <QTextStream>
 #include <QMutex>
 class MyThreadA : public QThread {
 public:
 virtual void run();
 };
 class MyThreadB: public QThread {
 public:
 virtual void run();
 };
 QMutex mutex;
 int number=6;
 void MyThreadA::run(){
 mutex.lock();
 number *= 5;
 sleep(1);
 number /= 4;
 mutex.unlock();
 }
 void MyThreadB::run(){
 mutex.lock();
 number *= 3;
 sleep(1);
 number /= 2;
 mutex.unlock();
 }
 int main(int argc, char *argv[])
 {
 QCoreApplication app(argc, argv);
 MyThreadA a;
 MyThreadB b;
 a.start();
 b.start();
 a.wait();
 b.wait();
 QTextStream out(stdout);
 out<<number;
 return app.exec();
 }

运行结果：

number=10;

通过实验结果可以看出，QMutex保护了全局变量，同一时间只有一个线程可以访问它。

只得一提的是tryLock()的使用，若以上代码换为mutex.tryLock();那么执行结果可能为11，因为是试图锁定互斥量。如果锁被得到，这个函数返回真。如果另一个进程已经锁定了这个互斥量，这个函数返回假，而不是一直等到这个锁可用为止。

且不能添上sleep()函数，否则提示 "A mutex must be unlocked in the same thread that locked it."的运行错误。