Qt多线程学习：创建多线程

【为什么要用多线程？】

传统的图形用户界面应用程序都只有一个执行线程，并且一次只执行一个操作。如果用户从用户界面中调用一个比较耗时的操作，当该操作正在执行时，用户界面通常会冻结而不再响应。这个问题可以用事件处理和多线程来解决。

 

【Linux有线程的概念吗？】

传统的UNIX系统也支持线程的概念，但一个进程里只允许有一个线程，这样多线程就是多进程。Linux下的Posix线程（pthreads）是一种轻量级的进程的移植性实现，线程的调度由内核完成，每个线程都有自己的编号。如果使用线程，总体消耗的系统资源较少，线程间通信也比较容易，在工程中推荐使用线程。

 

【使用多线程有什么好处？】

1. 提高应用程序的响应速度。这对于开发图形界面程序尤其重要，当一个操作耗时很长时（比如大批量I/O或大量矩阵变换等CPU密集操作），整个系统都会等待这个操作，程序就不能响应键盘、鼠标、菜单等操作，而使用多线程技术可将耗时长的操作置于一个新的线程，从而避免上述问题。
2. 使多CPU系统更加有效。当线程数不大于CPU数目时，操作系统可以调度不同的线程运行于不同的CPU上。
3. 改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程，成为独立或半独立的运行部分，这样有利于程序的理解和维护。

 

【Qt中创建线程的方法】

只需要子类化QThread并重新实现它的run()函数就可以了。run()是个纯虚函数，是线程执行的入口，在run()里出现的代码将会在另外线程中被执行。run()函数是通过start()函数来实现调用的。 

 

【实例】

下面一个例子给出了在应用程序中除了主线程外，还提供了线程A和B。如果单击窗口中的按钮“Start A”，Qt的控制台就会连续输出字母“A”，此时按钮“Start A”被刷新为“Stop A”。再单击按钮“Start B”，控制台会交替输出字母“A”和“B”。如果再单击按钮“Stop A”，则控制台只输出字母“B”。

thread.h代码

 1 #ifndef THREAD_H 2 #define THREAD_H 3  4 #include <QThread> 5 #include <iostream> 6  7 class Thread : public QThread 8 { 9     Q_OBJECT10 public:11     Thread();12     void setMessage(QString message);13     void stop();14 15 protected:16     void run(); 17     void printMessage();18 19 private:20     QString messageStr;21     volatile bool stopped;22 };23 24 #endif // THREAD_H

注：

• stopped被声明为易失性变量（volatile variable，断电或中断时数据丢失而不可再恢复的变量类型），这是因为不同的线程都需要访问它，并且我们也希望确保它能在任何需要的时候都保持最新读取的数值。如果省略关键字volatile，则编译器就会对这个变量的访问进行优化，可能导致不正确的结果。

 

thread.cpp代码

 1 #include "thread.h" 2 #include <QDebug> 3  4 Thread::Thread() 5 { 6     stopped = false; 7 } 8  9 void Thread::run()10 {11     while(!stopped)12     {13         printMessage();14     }15     stopped = false;16 }17 18 void Thread::stop()19 {20     stopped = true;21 }22 23 void Thread::setMessage(QString message)24 {25     messageStr = message;26 }27 28 void Thread::printMessage()29 {30     qDebug()<<messageStr;31     sleep(1);32 }

注：

• QTread提供了一个terminate()函数，该函数可以再一个线程还在运行的时候就终止它的执行，但不推荐用terminate()，因为terminate()不会立刻终止这个线程，该线程何时终止取决于操作系统的调度策略，也就是说，它可以随时停止线程执行而不给这个线程自我清空的机会。更安全的方法是用stopped变量和stop()函数，如例子所示。
• 调用setMessage()让第一个线程每隔1秒打印字母“A”，而让第二个线程每隔1秒打印字母“B”。
• 线程会因为调用printf()而持有一个控制I/O的锁，多个线程同时调用printf()在某些情况下回造成控制台输出阻塞，而用qDebug()作为控制台输出一般不会出现上述问题。

 

threaddialog.h代码

 1 #ifndef THREADDIALOG_H 2 #define THREADDIALOG_H 3  4 #include <QPushButton> 5 #include <QDialog> 6 #include <QCloseEvent> 7 #include "thread.h" 8  9 class ThreadDialog : public QDialog10 {11     Q_OBJECT12 13 public:14     ThreadDialog(QWidget *parent=0);15 16 protected:17     void closeEvent(QCloseEvent *event);18 19 private slots:20     void startOrStopThreadA();21     void startOrStopThreadB();22     void close();23 24 private:25     Thread threadA;26     Thread threadB;27     QPushButton *threadAButton;28     QPushButton *threadBButton;29     QPushButton *quitButton;30 };31 32 #endif // THREADDIALOG_H

 

threaddialog.cpp代码

 1 #include "threaddialog.h" 2  3 ThreadDialog::ThreadDialog(QWidget *parent) : QDialog(parent) 4 { 5     threadA.setMessage("A"); 6     threadB.setMessage("B"); 7  8     threadAButton = new QPushButton(tr("Start A"), this); 9     threadAButton->setGeometry(10, 30, 80, 30);10     threadBButton = new QPushButton(tr("Start B"),this);11     threadBButton->setGeometry(110, 30, 80, 30);12     quitButton = new QPushButton(tr("Quit"), this);13     quitButton->setGeometry(210, 30, 80, 30);14     quitButton->setDefault(true);15 16     connect(threadAButton, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(startOrStopThreadA()));17     connect(threadBButton, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(startOrStopThreadB()));18     connect(quitButton, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(close()));19 }20 21 void ThreadDialog::startOrStopThreadA()22 {23     if(threadA.isRunning())24     {25         threadAButton->setText(tr("Stop A"));26         threadA.stop();27         threadAButton->setText(tr("Start A"));28     }29     else30     {31         threadAButton->setText(tr("Start A"));32         threadA.start();33         threadAButton->setText(tr("Stop A"));34     }35 }36 37 void ThreadDialog::startOrStopThreadB()38 {39     if(threadB.isRunning())40     {41         threadBButton->setText(tr("Stop B"));42         threadB.stop();43         threadBButton->setText(tr("Strat B"));44     }45     else46     {47         threadBButton->setText(tr("Start B"));48         threadB.start();49         threadBButton->setText(tr("Stop B"));50     }51 }52 53 void ThreadDialog::closeEvent(QCloseEvent *event)54 {55     threadA.stop();56     threadB.stop();57     threadA.wait();58     threadB.wait();59     event->accept();60 }61 62 void ThreadDialog::close()63 {64     exit(0);65 }

注：

• startOrStopA的逻辑是：当单击A的按钮时，如果系统判断到有线程A在运行中，就把A的按钮刷新为“Stop A”，表示可以进行stop A的动作，并停止线程A的运行，再将A的按钮刷新为“Start A”。否则，如果线程A没有运行，就把按钮刷新为表示可以运行的“Start A”，启动线程A，然后将A按钮刷新为“Stop A”。
• 当不用Qt设计器时，new一个button出来，需要指定一个父类，比如this，否则运行程序，窗口里没有按钮。
• new了多个按钮或控件，需要用setGeometry来确定它们的大小和位置，否则前面的被后面的覆盖，最终看到的是最后一个按钮。setGeometry的前2个参数是相对于窗口的坐标位置，后两个参数是按钮的长宽。
• 单击Quit或关闭窗口，就停止所有正在运行的线程，并且在调用函数QCloseEvent::accept()之前等待它们完全结束，这样就可以确保应用程序是以一种原始清空的状态退出的。
• 如果没有62~65行的重新定义close函数，使进程完全退出。否则点击Quit按钮或叉号退出窗口后，进程依然驻留在系统里。

 

main.cpp代码

 1 #include "threaddialog.h" 2 #include <QApplication> 3  4 int main(int argc, char *argv[]) 5 { 6     QApplication app(argc, argv); 7     ThreadDialog *threaddialog = new ThreadDialog; 8     //threaddialog->exec();

//threaddialog->exec();
    threaddialog->show();//否则关闭界面后线程不能正常退出
 9     return app.exec();10 }

注：

• 在GUI程序中，主线程也被称为GUI线程，因为它是唯一一个允许执行GUI相关操作的线程。必须在创建一个QThread之前创建QApplication对象。