QT中的多线程（一）

QT中的多线程（一）

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这篇文章和以下的一篇文章 QT中的多线程（二）皆为转载文章，文章转自：

http://www.cppblog.com/yuanyajie/archive/2007/08/22/30599.html

十分感谢原文作者，帮我解决了近几日的疑惑，对于QT的线程间的通信有了进一步了解，在这里向他致以我崇高的敬意。

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QT通过三种形式提供了对线程的支持。它们分别是，一、平台无关 的线程类，二、线程安全的事件投递，三、跨线程的信号-槽连接。这使得开发轻巧的多线程Qt程序更为容易， 并能充分利用多处理器机器的优势。多线程编程也是一个有用的模式，它用于解决执行较长时间的操作而不至于用户界面失去响应。在Qt的早期版本中，在构建库 时有不选择线程支持的选项，从4.0开始，线程总是有效的。

 

线 程类

 

Qt 包含下面一些线程相关的类：

QThread 提供了开始一个新线程的方法

QThreadStorage 提供逐线程数据存储

QMutex  提供相互排斥的锁，或互斥量

QMutexLocker 是一个便利类，它可以自动对QMutex加锁与解锁

QReadWriterLock 提供了一个可以同时读操作的锁

QReadLocker与QWriteLocker 是便利类，它自动对QReadWriteLock加锁与解锁

QSemaphore 提供了一个整型信号量，是互斥量的泛化

QWaitCondition 提供了一种方法，使得线程可以在被另外线程唤醒之前一直休眠。

 

创建一个线程

 

为创建一个线程，子类化QThread并且重写它的run()函数，例如：

class MyThread : public QThread

{

Q_OBJECT

 protected:

void run();

};

 

 void MyThread::run()

{

...

}

之后，创建这个线程对象的实例，调用 QThread::start()。于是，在run()里出现的代码将会在另外线程中被执行。

注 意：QCoreApplication::exec()必 须总是在主线程(执行main()的那个线程)中被调用，不能从一个QThread中调用。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。另外，你必须在创建一个QThread之前创建QApplication(or QCoreApplication)对象。

 

线程同步

 

QMutex, QReadWriteLock, QSemaphore,  QWaitCondition 提供了线程同步的手段。使用线程的主要想法是希望它们可以尽可能并发执行，而一些关键点上线程之间需要停止或等待。例如，假如两个线程试图同时访问同一个 全局变量，结果可能不如所愿。

QMutex  提供相互排斥的锁，或互斥量。在一个时刻至多一个线程拥有mutex,假如一个线程试图访问已经被锁定的mutex,那么它将休眠，直到拥有mutex的 线程对此mutex解锁。Mutexes常用来保护共享数据访问。

QReadWriterLock 与QMutex相似，除了它对 "read","write"访问进行区别对待。它使得多个读者可以共时访问数据。使用QReadWriteLock而不是QMutex，可以使得多线程 程序更具有并发性。

 

QReadWriteLock lock;

void ReaderThread::run()

{

// ...

lock.lockForRead();

read_file();

lock.unlock();

//...

 }

 

 void WriterThread::run()

{

  // ...

     lock.lockForWrite();

write_file();

lock.unlock();

   // ...

 }

 

QSemaphore 是QMutex的一般化，它可以保护一定数量的相同资源，与此相对，一个 mutex只保护一个资源。下面例子中，使用QSemaphore来 控制对环状缓冲的访问，此缓冲区被生产者线程和消费者线程共享。生产者不断向缓冲写入数据直到缓冲末端，再从头开始。消费者从缓冲不断读取数据。信号量比 互斥量有更好的并发性，假如我们用互斥量来控制对缓冲的访问，那么生产者，消费者不能同时访问缓冲。然而，我们知道在同一时刻，不同线程访问缓冲的不同部 分并没有什么危害。

 

 const int DataSize = 100000;

const int BufferSize = 8192;

char buffer[BufferSize];

 

 QSemaphore freeBytes(BufferSize);

QSemaphore usedBytes;

 

 class Producer : public QThread

{

public:

void run();

};

 

 void Producer::run()

{

qsrand(QTime(0,0,0).secsTo(QTime::currentTime()));

for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {

freeBytes.acquire();

buffer[i % BufferSize] = "ACGT"[(int)qrand() % 4];

usedBytes.release();

}

}

 

 class Consumer : public QThread

{

public:

void run();

};

 

 void Consumer::run()

{

for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {

usedBytes.acquire();

fprintf(stderr, "%c", buffer[i % BufferSize]);

freeBytes.release();

}

fprintf(stderr, "/n");

}

 

 int main(int argc, char *argv[])

{

QCoreApplication app(argc, argv);

Producer producer;

Consumer consumer;

producer.start();

consumer.start();

producer.wait();

consumer.wait();

return 0;

}

QWaitCondition 允许线程在某些情况发生时唤醒另外的线程。一个或多个线程可以阻塞等待一QWaitCondition ,用wakeOne()或wakeAll()设置一个条件。wakeOne()随机唤醒一个，wakeAll()唤醒所有。

 

下面的例子中，生产者首先必须检查缓冲是否已满(numUsedBytes==BufferSize)，如果是，线程停下来等待 bufferNotFull条件。如果不是，在缓冲中生产数据，增加numUsedBytes,激活条件 bufferNotEmpty。使用mutex来保护对numUsedBytes的访问。另外，QWaitCondition::wait()接收一个mutex作为参数，这个mutex应该被调用 线程初始化为锁定状态。在线程进入休眠状态之前，mutex会被解锁。而当线程被唤醒时，mutex会处于锁定状态,而且，从锁定状态到等待状态的转换是 原子操作，这阻止了竞争条件的产生。当程序开始运行时，只有生产者可以工作。消费者被阻塞等待bufferNotEmpty条件，一旦生产者在缓冲中放入 一个字节，bufferNotEmpty条件被激发，消费者线程于是被唤醒。

 

 const int DataSize = 100000;

const int BufferSize = 8192;

char buffer[BufferSize];

 

 QWaitCondition bufferNotEmpty;

QWaitCondition bufferNotFull;

QMutex mutex;

int numUsedBytes = 0;

 

 class Producer : public QThread

{

public:

void run();

};

 

 void Producer::run()

{

qsrand(QTime(0,0,0).secsTo(QTime::currentTime()));

 

     for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {

mutex.lock();

if (numUsedBytes == BufferSize)

bufferNotFull.wait(&mutex);

mutex.unlock();

 

         buffer[i % BufferSize] = "ACGT"[(int)qrand() % 4];

 

         mutex.lock();

++numUsedBytes;

bufferNotEmpty.wakeAll();

mutex.unlock();

}

}

 

 class Consumer : public QThread

{

public:

void run();

};

 

 void Consumer::run()

{

for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {

mutex.lock();

if (numUsedBytes == 0)

bufferNotEmpty.wait(&mutex);

mutex.unlock();

 

         fprintf(stderr, "%c", buffer[i % BufferSize]);

 

         mutex.lock();

--numUsedBytes;

bufferNotFull.wakeAll();

mutex.unlock();

}

fprintf(stderr, "/n");

}

 

 int main(int argc, char *argv[])

{

QCoreApplication app(argc, argv);

Producer producer;

Consumer consumer;

producer.start();

consumer.start();

producer.wait();

consumer.wait();

return 0;

}