面试问题详解十二：Qt 多线程同步：QMutex讲解

在多线程编程中，当多个线程访问共享资源（如全局变量、文件、数据库连接等）时，如果不加控制，会导致 数据竞争（Data Race） 和 不确定的程序行为。为了保证线程安全，我们需要使用同步原语来对共享资源进行保护。
Qt 提供了多种线程同步机制，其中最基本也是最常用的就是 互斥锁（QMutex）。

---

一、QMutex 是什么？

QMutex 是 Qt 提供的互斥锁类，用于在线程之间同步访问共享资源。它确保在同一时间只有一个线程可以进入临界区（访问共享资源的代码块）。

常见用法：

• lock()：锁定互斥量。如果已经被其他线程锁定，则当前线程会阻塞等待。
• unlock()：释放互斥量，使其他等待的线程可以继续。
• tryLock()：尝试锁定互斥量，如果无法立即锁定，不会阻塞，直接返回 false。

---

二、使用 QMutex 的基本示例

下面是一个完整的例子：我们创建两个线程去同时增加一个共享的整数变量 counter。通过 QMutex 来保护这个变量，避免并发访问的问题。

---

1. 项目结构（文件一览）

• main.cpp：主函数
• worker.h / worker.cpp：线程类定义与实现

---

2. 代码详解

worker.h

#ifndef WORKER_H
#define WORKER_H

#include <QThread>
#include <QMutex>

class Worker : public QThread
{
public:
    Worker(int id, int* counter, QMutex* mutex);
    void run() override;

private:
    int m_id;
    int* m_counter;
    QMutex* m_mutex;
};

#endif // WORKER_H

worker.cpp

#include "worker.h"
#include <QDebug>

Worker::Worker(int id, int* counter, QMutex* mutex)
    : m_id(id), m_counter(counter), m_mutex(mutex)
{}

void Worker::run()
{
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        m_mutex->lock();  // 加锁，保护共享变量
        (*m_counter)++;
        qDebug() << "Thread" << m_id << "incremented counter to" << *m_counter;
        m_mutex->unlock();  // 解锁
        msleep(100);  // 模拟耗时操作
    }
}

main.cpp

#include <QCoreApplication>
#include "worker.h"
#include <QMutex>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    int counter = 0;     // 共享资源
    QMutex mutex;        // 互斥锁保护共享资源

    Worker thread1(1, &counter, &mutex);
    Worker thread2(2, &counter, &mutex);

    thread1.start();
    thread2.start();

    thread1.wait();  // 等待线程1完成
    thread2.wait();  // 等待线程2完成

    qDebug() << "Final counter value:" << counter;

    return 0;
}

---

三、运行效果

程序运行后，两条线程会交替输出增加 counter 的值：

Thread 1 incremented counter to 1
Thread 2 incremented counter to 2
Thread 1 incremented counter to 3
Thread 2 incremented counter to 4
...
Final counter value: 10

由于使用了 QMutex，即使两个线程同时运行，counter 的值也不会出现跳变或错误，确保了线程安全。

---

四、QMutex 的常见用法与注意事项

✅ 推荐用法：使用 QMutexLocker

为了防止忘记调用 unlock() 导致死锁，Qt 提供了一个辅助类 QMutexLocker，它利用 RAII（资源获取即初始化）原则自动管理锁的释放。

修改 Worker::run() 如下：

void Worker::run()
{
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        QMutexLocker locker(m_mutex);  // 自动加锁和解锁
        (*m_counter)++;
        qDebug() << "Thread" << m_id << "incremented counter to" << *m_counter;
        msleep(100);  // 解锁后执行
    }
}

只要 locker 对象超出作用域，锁就会自动释放，不再需要手动调用 unlock()。

---

五、总结

• QMutex 是保护共享资源最常用的同步机制，适用于绝大多数线程同步场景。
• 加锁时务必注意解锁，否则容易造成死锁。
• 推荐使用 QMutexLocker 管理互斥锁，避免忘记 unlock()。

---