Qt常用的多线程使用方式

目前(Qt5)常用的多线程的方式？

1、派生于QThread然后重写run()函数

2、通过将派生QObject的类对象通过moveToThread()来移动到新的线程中

3、通过inherit QRunnable类然后重写run()方法、然后借助QThreadPool线程池来实现多线程

4、通过高级语法 QtConcurrent模块来实现多线程

本文主要讲解不同多线程的使用方式，并穿插不同之处和注意事项，方便后来人的学习

在开始之前，我们需要先明确几个概念：对象和线程。对象指的是派生于QObject以及QThread类的实例化对象，线程指的是多线程对象开辟出的新线程，这个线程和主线程是两个并行存在。希望不要将对象和线程搞混了。

一、派生于QThread然后重写run()函数

这种方式是使用比较传统的方式，直接上一个简单的demo:

cpp 复制代码

#include <QThread>

class Thread: public QThread
{
public:
    Thread(QObject* parent=nullptr);
    
signals:
    void signalNotify();

public slots:
    void receiveMesg();

protected:
    void run()
    {
        //do something
    }

}

///   widget.cpp  ///
#include "Thread.h"
#include <QApplication>
Widget::Widget(QWidget* parent)
{
    Thread *t = new Thread();
    t->start(); 
}

这是最基础的用法和结构，派生于QThread、重写run()函数、创建线程对象以及开启线程。在这种方式下，耗时操作都仍给了run()函数，所以如果需求复杂一些，就需要在run()中实现具体的业务。但是有几点我们需要注意：

1）不要在多线程中直接操作UI

2）正确管理、使用定时器等资源

既然不能在run中直接操作UI，那我们要是想把逻辑运算的结果通知到UI又该怎么操作呢？通过信号槽的方式。这里要注意的是：在主线程中创建线程对象后，比如上面Thread实例化对象，这个线程对象是属于主线程的，所以在主线程中使用信号曹将线程对象和GUI对象连接起来后，这并不是多线程通信，真正子线程部分的是在run()中的逻辑

此外，如果想在子线程中使用定时器，一定要在run()中创建，停止也要在子线程中操作，切莫跨线程操作定时器。而且，在run()中创建的资源都是属于子线程的，对这些资源的操作一定要注意。在run()中连接的信号槽也是属于子线程的。

那想要在QThread中使用信号槽，仅在run()中绑定信号槽就行了吗？

不是，必须在run()中通过调用exec()来开启事务循环。只有开启事务循环，那么依赖于事务循环的种种特性：定时器、信号槽、TCP通信、网络请求以及各种QEvent等才能使用，明白了吧？要是用不到上面那些特性，只想执行一些耗时操作，那么能不能不加exec()？要是不加的话，子线程在运行完耗时逻辑后就会结束线程。

在代码中看到在实例化Thread对象指针的时候没有指定parent，那能指定parent吗？不能，为什么创建QThread派生类对象时候不能指定parent？一方面源代码的实现中要求不能这么做，如下：

cpp 复制代码

void QObject::moveToThread(QThread *targetThread)
{
    Q_D(QObject);

    if (d->threadData->thread.loadAcquire() == targetThread) {
        // object is already in this thread
        return;
    }

    if (d->parent != 0) {
        qWarning("QObject::moveToThread: Cannot move objects with a parent");
        return;
    }
    if (d->isWidget) {
        qWarning("QObject::moveToThread: Widgets cannot be moved to a new thread");
        return;
    }
    
    //do something else.....
}

还有就是存在潜在的风险，如果指定了parent，那么一旦parent生命周期结束了，那势必要回收parent占用的资源，这里面包括QThreadChild对象占用的资源。但是此时子线程很可能正在干活，人家正在吃饭呢，你把桌子掀了，我想乌鸦也不会答应吧？

既然没有指定parent就不能借助Qt的半自动内存回收机制，那就需要人为的手动删除内存，即通过QThread::finish信号来连接QThreadChild::deleteLater函数来实现对象资源的释放

二、通过将派生QObject的类对象通过moveToThread()来移动到新的线程中

这种方式适合于业务比较明确划分的情况，通过将一类业务单独抽离成一个类，然后将类的业务响应在多线程中执行。下面先上一个demo：

cpp 复制代码

#include <QObject>


class Work: public QObject
{
    Q_OBJECT

public:
    Work(QObject* parent=nullptr);

signals:
    void sigSendMsg(const QString&);

public slots:
    void receiveMsg(const QString& msg);
}


Widget::Widget(QWidget* parent)
{
    mWork = new Work;
    connect(mWork, &Work::sigSendMsg, this, &Widget::slotFunc);

    
    workThread = new QThread;    
    connect(workThread, &QThread::finish, mWork, &Work::deleteLater);
    connect(workThread, &QThread::finish, workThread, &QThread::deleteLater);
    mWork->moveToThread(workThread)
    workThread->start();
}

Widget::~Widget()
{
    workThread->quit();
    workThread->wait();
}

这种方式的核心就是moveToThread()， moveToThread移动了什么？是线程对象的归属权吗？No！是将线程对象中的槽函数放在了新线程中执行，而线程对象依然属于创建它所在的线程中。切莫以为执行了moveToThread后线程对象所有的一切都打包给新线程了。在哪创建就属于哪，在多线程中依然适用。使用moveToThread方式时、对象不能设置parent，不然无法完成移动。

既然moveToThread也是借助于QThread，那么如果此时有一个inherit QThread的子类ThreadA，以及通过move方式到ThreadA中的线程B，那这两个线程run()和线程B谁先执行呢？通过测试发现，run()先执行，执行完run()后再执行move进来的槽函数。

三、通过inherit QRunnable类然后重写run()方法、然后借助QThreadPool线程池来实现多线程

直接上demo：

cpp 复制代码

  class HelloWorldTask : public QRunnable
  {
      void run() override
      {
          qDebug() << "Hello world from thread" << QThread::currentThread();
      }
  };

  HelloWorldTask *hello = new HelloWorldTask();
  // QThreadPool takes ownership and deletes 'hello' automatically
  QThreadPool::globalInstance()->start(hello);

这种方式的核心并不是如何使用，而是了解线程池 。线程池里有多少个正在干活的线程activeThreadCount？这个池子又能放下多少个线程maxThreadCount？要是现在没有多余的线程能够用、那么被丢进池子里的多线程任务又是如何处理的？看QThreadPool了解。

开启多少个线程合适呢？

线程的开辟和切换需要消耗CPU资源的，尤其是涉及到CPU的上下文切换，所以并不是线程开的越多越好，那多少是理想值呢？一般根据业务要求来，有的是内核数量的4倍，有的高达16倍。根据QThreadPool::maxThreadCount()来看，这个于计算机的real and logic cores数量相关

四、通过高级语法 QtConcurrent模块来实现多线程

这种方式就很简单了，适用于做一些纯属于简单的累活，干完就拉到，中间不需要交互过程，一般都是配合lambda表达式使用，用的时候别忘了在.pro中添加QT += concurrent

cpp 复制代码

QtConcurrent::run();

拓展内容：

关于currentThreadId()，正确获取多线程id的方式：

cpp 复制代码

#include <QCoreApplication>
#ifdef Q_OS_LINUX
    #include <pthread.h>
#endif

#ifdef Q_OS_WIN
    #include <windows.h>
#endif

int main()
{
    #ifdef Q_OS_LINUX
        qDebug()<<pthread_self();
    #endif

    #ifdef Q_OS_WIN
        qDebug()<<GetCurrentThreadId();
    #endif
}

多线程也是有优先级，可以通过QThread::setPriority()来设置

此外，还提供了QThread::isInterruptionRequested()来判断是否可以提前跳出线程循环：

cpp 复制代码

while(true)
{
    if(!isInterruptionRequested())
    {
        //耗时操作
    }
}

写在最后：

上面介绍了常用的多线程方式，那实际的工作中还有一个技巧，就是不通过信号槽的方式在主线程中仍然能调用子线程函数的方式：QMetaObject::invokeMethod，参数可以指定是跨线程调用还是直接在同线程中调用。