Qt 中的线程池QRunnable和QThreadPool

一、QThreadPool类介绍

QThreadPool 是 Qt 框架中用于管理线程池的类，它提供了一种高效的方式来管理和复用线程，避免频繁创建和销毁线程带来的开销。

1. 基本概念

QThreadPool 是一个全局的线程池，它维护了一组线程，并将任务分配给这些线程执行。线程池中的线程数量可以通过设置最大线程数来控制。当线程池中的线程被占用时，新任务会被排队等待执行。

2. 创建和使用线程池

Qt 提供了一个全局线程池 QThreadPool::globalInstance()，可以直接使用，也可以创建自己的线程池实例。

全局线程池的使用：

c++ 复制代码

// 获取全局线程池
QThreadPool *threadPool = QThreadPool::globalInstance();
// 设置最大线程数（可选）
threadPool->setMaxThreadCount(4);

自定义线程池的使用：

c++ 复制代码

QThreadPool *myThreadPool = new QThreadPool();
myThreadPool->setMaxThreadCount(8); // 设置最大线程数

3. 关键方法

以下是 QThreadPool 的一些常用方法：

(1) 设置线程池的最大线程数

c++ 复制代码

void QThreadPool::setMaxThreadCount(int maxThreadCount);

用于设置线程池中允许的最大线程数。默认值通常是系统核心数的两倍。

(2) 启动任务

c++ 复制代码

void QThreadPool::start(QRunnable *runnable);

将一个 QRunnable 对象提交到线程池中执行。

(3) 等待所有任务完成

c++ 复制代码

void QThreadPool::waitForDone();

阻塞当前线程，直到线程池中的所有任务都完成。

(4) 获取全局线程池

c++ 复制代码

static QThreadPool *QThreadPool::globalInstance();

返回全局线程池实例，通常用于共享程线池。

4. 注意事项

线程安全 ：QThreadPool 是线程安全的，可以在多个线程中同时调用其方法。
任务的生命周期 ：任务对象（QRunnable 的子类）通常由线程池管理，任务完成后会被自动删除。如果需要手动管理任务对象的生命周期，可以在任务类中重写 autoDelete() 方法。
任务队列：当线程池中的线程被占用时，新任务会被放入队列中等待执行。
线程池的销毁：当线程池被销毁时，所有未完成的任务会被取消，线程池中的线程也会被销毁。

二、QRunnable类介绍

QRunnable 是 Qt 框架中用于表示可运行任务的类，它是线程池（QThreadPool）中任务的接口。通过继承 QRunnable 并重写其 run() 方法，可以创建一个可以在单独线程中执行的任务。QRunnable 是 Qt 实现线程池任务调度的核心机制之一。

1. QRunnable 的作用

QRunnable 是一个抽象类，用于表示一个可以被线程执行的任务。它的主要目的是将任务封装为一个对象，然后通过线程池（QThreadPool）或其他线程管理机制来执行这些任务。QRunnable 的设计使得任务的创建和执行解耦，从而提高了代码的可维护性和可扩展性。

2. QRunnable 的基本用法

要使用 QRunnable，通常需要执行以下步骤：

1继承 QRunnable ：创建一个继承自 QRunnable 的类。

2.重写 run() 方法：在 run() 方法中实现任务的逻辑。

3.提交任务到线程池：通过 QThreadPool 的 start() 方法将任务提交到线程池中执行。

3. QRunnable 的关键特性

(1) 自动删除

QRunnable 提供了一个 autoDelete() 方法，用于控制任务对象在执行完成后是否自动删除。默认情况下，autoDelete() 返回 true，表示任务对象会在执行完成后自动删除。如果需要手动管理任务对象的生命周期，可以在任务类中重写 autoDelete() 方法。

c++ 复制代码

bool QRunnable::autoDelete() const;

(2) 设置优先级

QRunnable 允许设置任务的优先级，优先级高的任务会优先执行。

C++ 复制代码

void QRunnable::setAutoDelete(bool autoDelete);
void QRunnable::setPriority(QThread::Priority priority);

(3) 线程安全

QRunnable 是线程安全的，可以在多个线程中同时创建和提交任务。

4. QRunnable 的应用场景

QRunnable 适用于以下场景：

1.并发任务：需要在多个线程中并发执行任务时，QRunnable 是一个很好的选择。

2.线程池管理：通过 QThreadPool 和 QRunnable，可以高效地管理线程池中的任务，避免频繁创建和销毁线程。

3.简化线程管理：QRunnable 将任务封装为对象，使得任务的创建和执行更加清晰和易于管理。

5. QRunnable 和 QThread 的区别

虽然 QRunnable 和 QThread 都可以用于多线程编程，但它们的用途和设计目标有所不同：

QThread ：
- 是一个完整的线程类，提供了对线程生命周期的精细控制。
- 适用于需要长期运行的线程，或者需要手动管理线程生命周期的场景。
- 使用起来相对复杂，需要手动启动和停止线程。
QRunnable ：
- 是一个任务类，用于表示一个可以在单独线程中执行的任务。
- 通常与 QThreadPool 配合使用，适用于短时间任务的并发执行。
- 使用起来相对简单，任务完成后会自动删除。

三、使用示例

下面通过一个代码示例来讲述如何使用：

C++ 复制代码

#include <QCoreApplication>
#include <QThreadPool>
#include <QRunnable>
#include <QThread>
#include <QDebug>

class QMyTask:public QRunnable
{
public:
    QMyTask(int nID)
    {
        m_nID = nID;
    }

    ~QMyTask(){};

    virtual void run() override
    {
        qDebug() << "Task"<< m_nID << "Is Run On Thread" << QThread::currentThreadId();
        QThread::sleep(2); // 模拟耗时任务
        qDebug() << "Task" << m_nID << "finished";
    }

private:
    int m_nID;
};


int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    
    QThreadPool* pThreadPool = QThreadPool::globalInstance();
    pThreadPool->setMaxThreadCount(4);

    for(int i=0;i<10;i++)
    {
        QMyTask* pTask = new QMyTask(i);
        pThreadPool->start(pTask);
    }

    pThreadPool->waitForDone();

    qDebug() << "All tasks are done.";


    return a.exec();
}

代码运行结果：

四、总结

1.QThreadPool 提供了一种简单而高效的方式来管理线程，特别适合处理大量短时间任务的场景。通过合理设置线程池的大小和任务的管理方式，可以显著提高程序的性能和响应速度。

2.QRunnable 是 Qt 中用于表示可运行任务的类，它通过线程池（QThreadPool）实现任务的并发执行。通过继承 QRunnable 并重写 run() 方法，可以轻松创建和管理任务。QRunnable 的设计使得任务的创建和执行解耦，提高了代码的可维护性和可扩展性。在需要并发执行短时间任务时，QRunnable 是一个非常高效的选择。

参考文章：

1.QT线程池的使用：QThreadPool类和QRunnable类