Qt学习：Qt 进程和线程之四，线程实际应用

十秒耿直拆包选手2023-08-08 11:35

为了让程序尽快响应用户操作，在开发应用程序时经常会使用到线程。对于耗时操作如果不使用线程，UI 界面将会长时间处于停滞状态，这种情况是用户非常不愿意看到的，我们可以用线程来解决这个问题。

大多数情况下，多线程耗时操作会与 UI 进行交互，比如：显示进度、加载等待。。。让用户明确知道目前的状态，并对结果有一个直观的预期，甚至有趣巧妙的设计，能让用户爱上等待，把等待看成一件很美好的事。

一、多线程操作 UI 界面的示例

**下面，是一个使用多线程操作 UI 界面的示例 - 更新进度条，采用子类化 QThread 的方式。**与此同时，分享在此过程中有可能遇到的问题及解决方法。

首先创建 QtGui 应用，工程名称为 "myThreadBar"，类名选择 "QMainWindow"，其他选项保持默认即可。再添加一个名称为 WorkerThread 的头文件，定义一个 WorkerThread 类，让其继承自 QThread，并重写 run () 函数，修改 workerthread.h 文件如下：

cpp 复制代码 
#ifndef WORKERTHREAD_H
#define WORKERTHREAD_H

#include <QThread>
#include <QDebug>

class WorkerThread : public QThread
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit WorkerThread(QObject *parent = 0)
        : QThread(parent)
    {
        qDebug() << "Worker Thread : " << QThread::currentThreadId();
    }

protected:
    virtual void run() Q_DECL_OVERRIDE
    {
        qDebug() << "Worker Run Thread : " << QThread::currentThreadId();
        int nValue = 0;
        while (nValue < 100)
        {
            // 休眠50毫秒
            msleep(50);
            ++nValue;

            // 准备更新
            emit resultReady(nValue);
        }
    }

signals:
    void resultReady(int value);
};

#endif // WORKERTHREAD_H

**通过在 run () 函数中调用 msleep (50)，线程会每隔 50 毫秒让当前的进度值加 1，然后发射一个 resultReady () 信号，其余时间什么都不做。**在这段空闲时间，线程不占用任何的系统资源。当休眠时间结束，线程就会获得 CPU 时钟，将继续执行它的指令。在 mainwindow.ui 上添加一个按钮和进度条部件，然后 mainwindow.h 修改如下：

cpp 复制代码 
#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>
#include "workerthread.h"

namespace Ui {
class MainWindow;
}

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
    ~MainWindow();

private slots:
    // 更新进度
    void handleResults(int value);

    // 开启线程
    void startThread();

private:
    Ui::MainWindow *ui;

    WorkerThread m_workerThread;
};

#endif // MAINWINDOW_H

然后 mainwindow.cpp 修改如下：

cpp 复制代码 
#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
        
  qDebug() << "Main Thread : " << QThread::currentThreadId();        

    // 连接信号槽
    this->connect(ui->pushButton, SIGNAL(clicked(bool)), this, SLOT(startThread()));
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}

void MainWindow::handleResults(int value)
{
    qDebug() << "Handle Thread : " << QThread::currentThreadId();
    ui->progressBar->setValue(value);
}

void MainWindow::startThread()
{
    WorkerThread *workerThread = new WorkerThread(this);
    this->connect(workerThread, SIGNAL(resultReady(int)), this, SLOT(handleResults(int)));
    // 线程结束后，自动销毁
    this->connect(workerThread, SIGNAL(finished()), workerThread, SLOT(deleteLater()));
    workerThread->start();
}

由于信号与槽连接类型默认为 "Qt::AutoConnection"，在这里相当于 "Qt::QueuedConnection"。也就是说，槽函数在接收者的线程（主线程）中执行。

执行程序，"应用程序输出" 窗口输出如下：

cpp 复制代码 
Main Thread :  0x3140
Worker Thread :  0x3140
Worker Run Thread :  0x2588
Handle Thread :  0x3140

显然，UI 界面、Worker 构造函数、槽函数处于同一线程（主线程），而 run () 函数处于另一线程（次线程）。

回到顶部

二、避免多次 connect

当多次点击 "开始" 按钮的时候，就会多次 connect ()，从而启动多个线程，同时更新进度条。为了避免这个问题，我们先在 mainwindow.h 上添加私有成员变量 "WorkerThread m_workerThread;"，然后修改 mainwindow.cpp 如下：

cpp 复制代码 
#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);

    // 连接信号槽
    this->connect(ui->pushButton, SIGNAL(clicked(bool)), this, SLOT(startThread()));

    this->connect(&m_workerThread, SIGNAL(resultReady(int)), this, SLOT(handleResults(int)));
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}

void MainWindow::handleResults(int value)
{
    qDebug() << "Handle Thread : " << QThread::currentThreadId();
    ui->progressBar->setValue(value);
}

void MainWindow::startThread()
{
    if (!m_workerThread.isRunning())
        m_workerThread.start();
}

不再在 startThread () 函数内创建 WorkerThread 对象指针，而是定义私有成员变量，再将 connect 添加在构造函数中，保证了信号槽的正常连接。在线程 start () 之前，可以使用 isFinished () 和 isRunning () 来查询线程的状态，判断线程是否正在运行，以确保线程的正常启动。

三、优雅地结束线程的两种方法

如果一个线程运行完成，就会结束。可很多情况并非这么简单，由于某种特殊原因，当线程还未执行完时，我们就想中止它。

不恰当的中止往往会引起一些未知错误。比如：当关闭主界面的时候，很有可能次线程正在运行，这时，就会出现如下提示：

cpp 复制代码 
QThread: Destroyed while thread is still running

**这是因为次线程还在运行，就结束了 UI 主线程，导致事件循环结束。这个问题在使用线程的过程中经常遇到，尤其是耗时操作。**大多数情况下，当程序退出时，次线程也许会正常退出。这时，虽然抱着侥幸心理，但隐患依然存在，也许在极少数情况下，就会出现 Crash。

所以，我们应该采取合理的措施来优雅地结束线程，一般思路：

  1. 发起线程退出操作，调用 quit () 或 exit ()。

  2. 等待线程完全停止，删除创建在堆上的对象。

  3. 适当的使用 wait ()（用于等待线程的退出）和合理的算法。

方法一

这种方式是 Qt4.x 中比较常用的，主要是利用 "QMutex 互斥锁 + bool 成员变量" 的方式来保证共享数据的安全性。在 workerthread.h 上继续添加互斥锁、析构函数和 stop () 函数，修改如下：

cpp 复制代码 
#ifndef WORKERTHREAD_H
#define WORKERTHREAD_H

#include <QThread>
#include <QMutexLocker>
#include <QDebug>

class WorkerThread : public QThread
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit WorkerThread(QObject *parent = 0)
        : QThread(parent),
          m_bStopped(false)
    {
        qDebug() << "Worker Thread : " << QThread::currentThreadId();
    }

    ~WorkerThread()
    {
        stop();
        quit();
        wait();
    }

    void stop()
    {
        qDebug() << "Worker Stop Thread : " << QThread::currentThreadId();
        QMutexLocker locker(&m_mutex);
        m_bStopped = true;
    }

protected:
    virtual void run() Q_DECL_OVERRIDE 
    {
        qDebug() << "Worker Run Thread : " << QThread::currentThreadId();
        int nValue = 0;
        while (nValue < 100)
        {
            // 休眠50毫秒
            msleep(50);
            ++nValue;

            // 准备更新
            emit resultReady(nValue);

            // 检测是否停止
            {
                QMutexLocker locker(&m_mutex);
                if (m_bStopped)
                    break;
            }
            // locker超出范围并释放互斥锁
        }
    }
    
signals:
    void resultReady(int value);

private:
    bool m_bStopped;
    QMutex m_mutex;
};

#endif // WORKERTHREAD_H

当主窗口被关闭，其 "子对象" WorkerThread 也会析构调用 stop () 函数，使 m_bStopped 变为 true，则 break 跳出循环结束 run () 函数，结束进程。当主线程调用 stop () 更新 m_bStopped 的时候，run () 函数也极有可能正在访问它（这时，他们处于不同的线程），所以存在资源竞争，因此需要加锁，保证共享数据的安全性。

html 复制代码 
为什么要加锁？

很简单，是为了共享数据段操作的互斥。避免形成资源竞争的情况（多个线程有可能访问同一共享资源的情况）。

方法二

Qt5 以后，可以使用 requestInterruption ()、isInterruptionRequested () 这两个函数，使用很方便，修改 workerthread.h 文件如下：

cpp 复制代码 
#ifndef WORKERTHREAD_H
#define WORKERTHREAD_H

#include <QThread>
#include <QMutexLocker>
#include <QDebug>

class WorkerThread : public QThread
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit WorkerThread(QObject *parent = nullptr)
        : QThread(parent)
    {
        qDebug() << "Worker Thread : " << QThread::currentThreadId();
    }

    ~WorkerThread()
    {
        // 请求终止
        requestInterruption();
        quit();
        wait();
    }

protected:
    virtual void run() Q_DECL_OVERRIDE
    {
        qDebug() << "Worker Run Thread : " << QThread::currentThreadId();
        int nValue = 0;

        // 是否请求终止
        while (!isInterruptionRequested())
        {
            while (nValue < 100)
            {
                // 休眠50毫秒
                msleep(50);
                ++nValue;

                // 准备更新
                emit resultReady(nValue);
            }
        }

    }
signals:
    void resultReady(int value);
};

#endif // WORKERTHREAD_H

**在耗时操作中使用 isInterruptionRequested () 来判断是否请求终止线程，如果没有，则一直运行；当希望终止线程的时候，调用 requestInterruption () 即可。**这两个函数内部也使用了互斥锁 QMutex。

相关推荐
小字节，大梦想26 分钟前
【C++】二叉搜索树
数据结构·c++
吾名招财27 分钟前
yolov5-7.0模型DNN加载函数及参数详解(重要)
c++·人工智能·yolo·dnn
FL162386312937 分钟前
[深度学习][python]yolov11+bytetrack+pyqt5实现目标追踪
深度学习·qt·yolo
我是哈哈hh1 小时前
专题十_穷举vs暴搜vs深搜vs回溯vs剪枝_二叉树的深度优先搜索_算法专题详细总结
服务器·数据结构·c++·算法·机器学习·深度优先·剪枝
憧憬成为原神糕手1 小时前
c++_ 多态
开发语言·c++
郭二哈1 小时前
C++——模板进阶、继承
java·服务器·c++
Ace＇1 小时前
每日一题&&学习笔记
笔记·学习
IM_DALLA1 小时前
【Verilog学习日常】—牛客网刷题—Verilog进阶挑战—VL25
学习·fpga开发·verilog学习
挥剑决浮云 -1 小时前
Linux 之 安装软件、GCC编译器、Linux 操作系统基础
linux·服务器·c语言·c++·经验分享·笔记
丶Darling.1 小时前
LeetCode Hot100 | Day1 | 二叉树：二叉树的直径
数据结构·c++·学习·算法·leetcode·二叉树
热门推荐
01分享几个惊艳的 Three.js 个人站点02【经验分享】Ubuntu22.04安装微信(linux官方版)032024年高教社杯数学建模国赛C题超详细解题思路分析04组基轨迹建模 GBTM的介绍与实现（Stata 或 R）05安卓系列机型永久去除data分区加密 详细步骤解析06【2024数模国赛赛题思路公开】国赛B题思路丨附可运行代码丨无偿自提07CTF网络安全大赛简单的web抓包题目：HEADache08Ubuntu24.04安装中文输入法09【2024高教社杯全国大学生数学建模竞赛】B题 生产过程中的决策问题——解题思路 代码 论文10springer 在线投稿编译踩坑