Qt 多线程与并发编程详解

无敌最俊朗@2025-10-08 18:38

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前言

[1. QThread 的正确用法：工作者-控制器模式](#1. QThread 的正确用法：工作者-控制器模式)

[1.1 为什么不推荐继承 QThread？](#1.1 为什么不推荐继承 QThread？)

[1.2 正确模式：moveToThread()](#1.2 正确模式：moveToThread())

[1.3 安全地停止线程](#1.3 安全地停止线程)

[2. 线程同步](#2. 线程同步)

[2.1 QMutex (互斥锁)](#2.1 QMutex (互斥锁))

[2.2 QReadWriteLock (读写锁)](#2.2 QReadWriteLock (读写锁))

[2.3 QSemaphore (信号量)](#2.3 QSemaphore (信号量))

[2.4 QWaitCondition (等待条件)](#2.4 QWaitCondition (等待条件))

[3. 线程间通信：信号和槽](#3. 线程间通信：信号和槽)

连接类型 (Qt::ConnectionType)

[4. QtConcurrent 框架](#4. QtConcurrent 框架)

[4.1 QtConcurrent::run()](#4.1 QtConcurrent::run())

[4.2 QFuture 和 QFutureWatcher](#4.2 QFuture 和 QFutureWatcher)

总结

前言

在现代桌面应用程序开发中，用户界面的流畅响应至关重要。任何耗时的操作，如复杂计算、文件 I/O、网络请求等，如果直接在主线程（GUI 线程）中执行，都会导致界面冻结，严重影响用户体验。因此，掌握多线程编程是每一位 Qt 开发者的必备技能。

本文档旨在深入探讨 Qt 中多线程和并发编程的核心概念和最佳实践，帮助你构建响应流畅、稳定可靠的应用程序。

1. QThread 的正确用法：工作者-控制器模式

初学者最容易犯的错误就是继承 QThread 并重写其 run() 方法，将耗时操作放在其中。虽然这种方法可行，但它常常会导致对线程和对象所有权的误解。

核心理念 ：QThread 的主要职责是管理一个线程的生命周期和其事件循环，而不是作为执行耗时代码的容器。

推荐的、也是最能发挥 Qt 信号槽机制优势的模式，是将耗时任务封装在一个 QObject 子类（我们称之为"工作者"，Worker）中，然后将这个工作者对象"移动"到一个新的 QThread 实例所管理的线程中去执行。

1.1 为什么不推荐继承 QThread？

当你继承 QThread 并添加了自定义的槽函数时，这些槽函数以及对象本身实际上仍然属于创建该 QThread 对象的线程 （通常是主线程），而不是 run() 方法执行所在的新线程。这意味着在 run() 之外调用这些槽函数，它们并不会在新线程中执行，这违背了多线程的初衷，并可能引发线程安全问题。

1.2 正确模式：moveToThread()

这种模式清晰地分离了线程管理和任务执行：

  • QThread (控制器): 负责启动、管理和销毁线程，并为线程提供一个事件循环。

  • QObject (工作者): 包含所有耗时任务的逻辑和数据，它的槽函数将在新线程中被执行。

实现步骤：

  1. 创建工作者类 : 创建一个继承自 QObject 的类，将耗时操作封装成一个或多个公开的槽函数。

  2. 在主线程中设置和启动线程 : 在主线程（例如 MainWindow）中，创建 QThread 和 Worker 的实例，并建立它们之间的关系。

cpp 复制代码 
#include <QCoreApplication>
#include <QThread>
#include <QObject>
#include <QDebug>

// 推荐的方式：创建一个继承自 QObject 的 Worker 类
class Worker : public QObject
{
    Q_OBJECT

public:
    Worker(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent)
    {
        qDebug() << "Worker 构造函数所在的线程:" << QThread::currentThreadId();
    }

    ~Worker()
    {
        qDebug() << "Worker 析构函数所在的线程:" << QThread::currentThreadId();
    }

public slots:
    // 所有的耗时操作都放在这里
    void doLongRunningTask()
    {
        qDebug() << ">>>>>> Worker::doLongRunningTask() 所在的线程:" << QThread::currentThreadId() << ">>>>>>";
        qDebug() << "进入工作函数，开始执行耗时操作...";

        for (int i = 1; i <= 3; ++i) {
            qDebug() << "正在工作..." << i;
            QThread::sleep(1);
        }

        qDebug() << "工作完成！";
        emit workFinished(); // 发出完成信号
    }

signals:
    void workFinished(); // 定义一个完成信号
};

// 这是我们的控制器类，它负责管理线程和 Worker
class Controller : public QObject
{
    Q_OBJECT
    QThread workerThread; // QThread 对象作为成员变量

public:
    Controller(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent)
    {
        Worker *worker = new Worker; // 1. 创建 Worker
        worker->moveToThread(&workerThread); // 2. 将 Worker 移动到新线程

        // 当线程启动时，触发 Worker 的工作函数
        connect(&workerThread, &QThread::started, worker, &Worker::doLongRunningTask);

        // 当 Worker 完成工作后，安全地退出线程
        connect(worker, &Worker::workFinished, &workerThread, &QThread::quit);

        // 当线程结束后，删除 Worker 对象
        connect(&workerThread, &QThread::finished, worker, &Worker::deleteLater);

        // 当线程结束后，也可以把 Controller 也删掉（如果需要）
        // connect(&workerThread, &QThread::finished, this, &Controller::deleteLater);

        qDebug() << "准备启动线程...";
        workerThread.start(); // 3. 启动线程
    }

    ~Controller()
    {
        qDebug() << "Controller 析构";
        // 确保线程在 Controller 析构前已经停止
        workerThread.quit();
        workerThread.wait();
    }
};

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

    qDebug() << "主线程 ID:" << QThread::currentThreadId();

    // 创建控制器，它会自动设置并启动一切
    Controller controller;

    // 当线程结束后，Qt的事件循环会自动处理对象的删除，然后程序可以退出
    // 为了在控制台程序中看到完整流程，我们连接线程的 finished 信号到程序的 quit
    // QObject::connect(&controller.workerThread, &QThread::finished, &a, &QCoreApplication::quit);
    // 上面这句会报错，因为 workerThread 是 private 的，这里只是为了说明
    // 在GUI程序中，你不需要手动退出，事件循环会一直运行

    return a.exec();
}


#include "CorrectExample.moc"
```
**运行上述代码，您会得到类似下面的输出：**
```
主线程 ID: 0x...
Worker 构造函数所在的线程: 0x...
准备启动线程...
>>>>>> Worker::doLongRunningTask() 所在的线程: 0x...  <-- 看这里！这是一个新的线程ID
进入工作函数，开始执行耗时操作...
正在工作... 1
正在工作... 2
正在工作... 3
工作完成！
Worker 析构函数所在的线程: 0x...  <-- 在新线程中析构，非常安全
```
**结论非常清晰**：通过 `moveToThread`，我们成功地让 `Worker` 对象的所有逻辑（构造函数除外）都在一个新的、由 `QThread` 对象管理的线程中执行了。这才是 `QThread` 设计的初衷和最强大的用法。

希望这两个例子和解释能够帮助您彻底理解 `QThread` 的正确使用方式！

1.3 安全地停止线程

强制终止线程 (QThread::terminate()) 是非常危险的，它会立即结束线程，但不会执行任何清理代码（如释放内存、解锁互斥锁等），极易导致资源泄漏和死锁。

正确的停止方式：

  1. 设置一个标志位 : 在工作者对象中设置一个 volatile bool 类型的标志位，例如 m_abort.

  2. 在耗时任务中检查标志 : 在循环或关键节点检查此标志位，如果为 true 则提前退出任务。

  3. 请求退出 : 主线程通过调用一个槽函数来设置这个标志位为 true。

  4. 调用 quit() 或 exit() : 这会请求线程的事件循环停止。如果线程正在执行耗时代码而没有返回事件循环，quit() 不会立即生效。

  5. 调用 wait(): 等待线程完全执行完毕并退出。这可以确保在继续主线程逻辑之前，子线程已经完全清理干净。

cpp 复制代码 
#include <QCoreApplication>
#include <QThread>
#include <QObject>
#include <QDebug>
#include <atomic> // C++11原子操作库，用于线程安全的布尔标志

// 工作者类，负责执行耗时任务
class Worker : public QObject
{
    Q_OBJECT

private:
    // 1. 设置一个原子布尔类型的标志位。
    // std::atomic 可以保证多线程对它的读写操作是安全的，不会出现数据竞争。
    // 初始化为 false，表示不停止。
    std::atomic<bool> m_shouldStop{false};

public:
    Worker(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent) {}

public slots:
    // 耗时任务的执行函数
    void doWork()
    {
        qDebug() << "工作者开始工作于线程:" << QThread::currentThreadId();
        int count = 0;

        // 2. 在耗时任务中（通常是循环）持续检查标志位
        while (!m_shouldStop)
        {
            qDebug() << "工作中..." << count++;
            // 模拟耗时操作，例如读写文件、网络通信等
            QThread::msleep(500); // 休眠500毫秒
        }

        // 当循环结束后，意味着线程收到了停止请求并完成了任务
        qDebug() << "收到停止请求，工作循环结束。";
        emit workFinished(); // 发出工作完成信号
    }

    // 3. 提供一个公共的槽函数，用于从外部线程（如主线程）设置停止标志位
    void requestStop()
    {
        qDebug() << "主线程请求停止工作...";
        m_shouldStop = true;
    }

signals:
    void workFinished(); // 工作完成信号
};

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

    qDebug() << "主线程 ID:" << QThread::currentThreadId();

    QThread* thread = new QThread;
    Worker* worker = new Worker;

    worker->moveToThread(thread);

    // 当线程启动后，自动开始执行 doWork()
    QObject::connect(thread, &QThread::started, worker, &Worker::doWork);

    // 当工作者发出 workFinished 信号时，我们请求线程的事件循环退出
    // 4. 调用 quit() 来停止事件循环
    QObject::connect(worker, &Worker::workFinished, thread, &QThread::quit);

    // 当线程最终结束后，释放 worker 和 thread 的内存
    QObject::connect(thread, &QThread::finished, worker, &Worker::deleteLater);
    QObject::connect(thread, &QThread::finished, thread, &QThread::deleteLater);
    QObject::connect(thread, &QThread::finished, [&](){
        qDebug() << "线程已安全结束。";
    });

    // 启动线程
    thread->start();

    // 创建一个定时器，在3秒后从主线程调用 requestStop() 来请求停止
    QTimer::singleShot(3000, [=](){
        // 这段代码在主线程中执行
        worker->requestStop();
    });

    // a.exec() 会启动主线程的事件循环，使得信号槽和定时器可以工作
    return a.exec();
}

#include "SafeStopExample.moc"

2. 线程同步

当多个线程需要访问和修改同一个共享数据时，如果没有适当的保护，就会发生"竞态条件"（Race Condition），导致数据损坏或程序崩溃。Qt 提供了多种同步原语来解决这个问题。

2.1 QMutex (互斥锁)

QMutex 是最基本的同步工具，用于保护一个"临界区"（Critical Section），确保在任何时刻只有一个线程可以执行这段代码。

  • lock(): 获取锁。如果锁已被其他线程持有，则当前线程会阻塞，直到锁被释放。

  • unlock(): 释放锁。

  • tryLock(): 尝试获取锁，如果失败则立即返回 false，不会阻塞。

最佳实践 : 使用 QMutexLocker，它利用了 C++ 的 RAII (Resource Acquisition Is Initialization) 技术。在构造时自动上锁，在析构时（离开作用域）自动解锁，从而避免了忘记解锁导致的死锁问题。

cpp 复制代码 
#include <QCoreApplication>
#include <QThread>
#include <QMutex>
#include <QDebug>
#include <QList>

// --- 共享数据 ---
// 创建一个互斥锁实例，它将保护下面的共享计数器
QMutex mutex;
int sharedCounter = 0; // 这是所有线程都想访问和修改的共享资源

// --- 线程任务 ---
// 这是一个自定义的线程类，它的任务是多次增加计数器
class WorkerThread : public QThread
{
public:
    // 线程启动后会自动执行 run() 函数
    void run() override
    {
        for (int i = 0; i < 5; ++i)
        {
            // 这是关键部分：使用 QMutexLocker 来自动管理锁
            // 当代码执行到这一行时，QMutexLocker 的构造函数会自动调用 mutex.lock() 来获取锁。
            // 如果锁被其他线程占用，这个线程会在这里等待（阻塞）。
            QMutexLocker locker(&mutex);

            // ----- 临界区开始 -----
            // 在这里面的代码是受保护的，同一时间只有一个线程可以执行。
            sharedCounter++;
            qDebug() << this->objectName() << "将计数器增加到:" << sharedCounter;
            // ----- 临界区结束 -----

            // 当 locker 对象离开这个作用域（即 for 循环的一次迭代结束）时，
            // 它的析构函数会自动被调用，从而执行 mutex.unlock() 释放锁。
            // 这就是 RAII 技术，非常安全，可以避免忘记解锁。

            // 让线程稍微休眠一下，以便观察线程间的切换
            msleep(10);
        }
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    qDebug() << "程序开始，初始计数器:" << sharedCounter;

    // 创建两个工作线程
    WorkerThread thread1;
    thread1.setObjectName("线程 A");

    WorkerThread thread2;
    thread2.setObjectName("线程 B");

    // 启动线程
    thread1.start();
    thread2.start();

    // 等待两个线程都执行完毕
    thread1.wait();
    thread2.wait();

    qDebug() << "所有线程执行完毕，最终计数器:" << sharedCounter;
    qDebug() << "期望的结果是 10 (每个线程增加5次)。如果没有锁，结果可能会小于10。";

    // a.exec(); // 对于控制台程序，可以不需要事件循环
    return 0;
}

2.2 QReadWriteLock (读写锁)

适用于"读多写少"的场景。它允许多个线程同时进行读操作，但写操作是互斥的。这比 QMutex 在读取频繁时效率更高。

  • lockForRead(): 获取读锁。

  • lockForWrite(): 获取写锁。写锁会阻塞所有其他读者和写者。

  • 最佳实践 : 相应地使用 QReadLocker 和 QWriteLocker。

cpp 复制代码 
#include <QCoreApplication>
#include <QThread>
#include <QReadWriteLock>
#include <QReadLocker>
#include <QWriteLocker>
#include <QDebug>
#include <QList>

// --- 共享数据 ---
// 创建一个读写锁实例
QReadWriteLock rwLock;
// 假设这是一个共享的配置或数据，有很多线程会读取它，偶尔有线程会修改它
QString sharedMessage = "初始消息";

// --- 读线程任务 ---
class ReaderThread : public QThread
{
public:
    void run() override
    {
        for (int i = 0; i < 3; ++i)
        {
            // 使用 QReadLocker 获取读锁。
            // 多个读线程可以同时获取读锁，它们不会互相阻塞。
            QReadLocker locker(&rwLock);

            // ----- 读操作临界区 -----
            qDebug() << this->objectName() << "正在读取数据:" << sharedMessage;
            // ----- 临界区结束 -----

            // locker 离开作用域时自动释放读锁。
            msleep(15); // 休眠以观察效果
        }
    }
};

// --- 写线程任务 ---
class WriterThread : public QThread
{
public:
    void run() override
    {
        for (int i = 0; i < 2; ++i)
        {
            // 使用 QWriteLocker 获取写锁。
            // 当一个线程想要获取写锁时，它必须等待所有的读锁和写锁都被释放。
            // 一旦写锁被获取，其他任何线程（无论是读还是写）都必须等待。
            QWriteLocker locker(&rwLock);

            // ----- 写操作临界区 -----
            sharedMessage = QString("%1 写入新消息").arg(this->objectName());
            qDebug() << this->objectName() << "成功写入数据!";
            // ----- 临界区结束 -----

            // locker 离开作用域时自动释放写锁。
            msleep(25); // 休眠以观察效果
        }
    }
};


int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    qDebug() << "--- 读写锁示例 ---";

    const int readerCount = 3;
    QList<ReaderThread*> readers;
    for(int i = 0; i < readerCount; ++i) {
        readers.append(new ReaderThread());
        readers.last()->setObjectName(QString("读线程 %1").arg(i + 1));
    }

    WriterThread writer1;
    writer1.setObjectName("写线程 A");

    // 启动所有线程
    for(ReaderThread* reader : readers) {
        reader->start();
    }
    writer1.start();


    // 等待所有线程执行完毕
    for(ReaderThread* reader : readers) {
        reader->wait();
        delete reader; // 释放内存
    }
    writer1.wait();


    qDebug() << "所有线程执行完毕。";
    qDebug() << "最终消息内容:" << sharedMessage;

    return 0;
}

2.3 QSemaphore (信号量)

信号量用于保护一定数量的相同资源。它可以看作是一个"广义的互斥锁"。一个初始化为 1 的信号量等价于一个互斥锁。

  • acquire(n): 获取 n 个资源。如果资源不足，线程会阻塞。

  • release(n): 释放 n 个资源，唤醒可能正在等待的线程。

一个经典的应用场景是控制生产者-消费者问题中的缓冲区大小。

cpp 复制代码 
#include <QCoreApplication>
#include <QThread>
#include <QSemaphore>
#include <QMutex>
#include <QQueue>
#include <QDebug>

// --- 缓冲区大小 ---
const int BufferSize = 5; // 我们的缓冲区最多只能存放5个整数

// --- 同步工具 ---
// 1. 信号量 freeSlots: 记录缓冲区中"空闲"位置的数量。
//    生产者在生产前需要获取一个空闲位置。初始时，所有位置都是空闲的。
QSemaphore freeSlots(BufferSize);

// 2. 信号量 usedSlots: 记录缓冲区中"已使用"位置的数量。
//    消费者在消费前需要确保有已使用的位置。初始时，没有位置被使用。
QSemaphore usedSlots(0);

// 3. 互斥锁: 保护对缓冲区队列本身的读写操作。
//    因为 QQueue 本身不是线程安全的，当多个生产者或消费者同时操作队列时需要保护。
QMutex mutex;

// --- 共享资源 ---
// 共享的缓冲区，我们用一个队列来模拟
QQueue<int> buffer;


// --- 生产者线程 ---
class Producer : public QThread
{
public:
    void run() override
    {
        for (int i = 0; i < 10; ++i)
        {
            // 1. 请求一个空闲位置。
            //    如果 freeSlots 计数器 > 0，它会减1并立即返回。
            //    如果 freeSlots 计数器 == 0，此线程会阻塞，直到有消费者释放了一个位置。
            freeSlots.acquire();

            // 2. 锁住缓冲区，进行写入操作
            mutex.lock();
            int value = i * 10;
            buffer.enqueue(value);
            qDebug() << "生产者" << this->objectName() << "生产了数据:" << value << ", 当前缓冲区大小:" << buffer.size();
            mutex.unlock();

            // 3. 释放一个"已使用"位置的信号。
            //    这会使 usedSlots 计数器加1，并可能唤醒一个正在等待的消费者线程。
            usedSlots.release();

            msleep(50); // 生产慢一点
        }
    }
};

// --- 消费者线程 ---
class Consumer : public QThread
{
public:
    void run() override
    {
        for (int i = 0; i < 10; ++i)
        {
            // 1. 请求一个"已使用"的位置。
            //    如果 usedSlots 计数器 > 0，它会减1并立即返回。
            //    如果 usedSlots 计数器 == 0 (缓冲区是空的)，此线程会阻塞，直到有生产者生产了数据。
            usedSlots.acquire();

            // 2. 锁住缓冲区，进行读取操作
            mutex.lock();
            int value = buffer.dequeue();
            qDebug() << "消费者" << this->objectName() << "消费了数据:" << value << ", 当前缓冲区大小:" << buffer.size();
            mutex.unlock();

            // 3. 释放一个"空闲"位置的信号。
            //    这会使 freeSlots 计数器加1，并可能唤醒一个正在等待的生产者线程。
            freeSlots.release();

            msleep(100); // 消费慢一点
        }
    }
};


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

    qDebug() << "--- 生产者-消费者问题示例 ---";
    qDebug() << "缓冲区大小:" << BufferSize;

    // 创建并启动线程
    Producer producer1;
    producer1.setObjectName("P1");
    Consumer consumer1;
    consumer1.setObjectName("C1");

    producer1.start();
    consumer1.start();

    // 等待线程结束
    producer1.wait();
    consumer1.wait();

    qDebug() << "所有任务完成。";

    return 0;
}

2.4 QWaitCondition (等待条件)

用于让线程在满足特定条件之前进入休眠等待状态，避免了使用循环不断轮询检查，从而节省 CPU 资源。它总是和 QMutex 配合使用。

  • wait(QMutex *mutex): 原子地解锁互斥锁并使线程进入等待状态。当被唤醒时，它会重新锁上互斥锁再返回。

  • wakeOne(): 随机唤醒一个正在等待的线程。

  • wakeAll(): 唤醒所有正在等待的线程。

为什么要和 QMutex 配合？ 为了防止在检查条件和进入等待状态之间发生条件变化（"丢失的唤醒"问题），wait() 操作必须是原子的。

cpp 复制代码 
#include <QCoreApplication>
#include <QThread>
#include <QWaitCondition>
#include <QMutex>
#include <QQueue>
#include <QDebug>

// --- 缓冲区大小 ---
const int BufferSize = 5;

// --- 同步工具 ---
QMutex mutex; // 必须与 QWaitCondition 配合使用的互斥锁
QWaitCondition bufferNotEmpty; // 条件：缓冲区不为空 (用于通知消费者)
QWaitCondition bufferNotFull;  // 条件：缓冲区未满 (用于通知生产者)

// --- 共享资源 ---
QQueue<int> buffer; // 共享缓冲区

// --- 生产者线程 ---
class Producer : public QThread
{
public:
    void run() override
    {
        for (int i = 0; i < 10; ++i)
        {
            mutex.lock(); // 进入临界区前加锁

            // 1. 检查条件：如果缓冲区已满
            while (buffer.size() == BufferSize) {
                qDebug() << "生产者" << this->objectName() << "发现缓冲区已满，进入等待...";
                // 原子操作：
                // a. 解锁 mutex
                // b. 线程进入休眠等待状态
                // c. 当被唤醒时，它会重新锁上 mutex 再继续执行
                bufferNotFull.wait(&mutex);
            }

            // 2. 执行操作
            int value = i * 10;
            buffer.enqueue(value);
            qDebug() << "生产者" << this->objectName() << "生产了数据:" << value << ", 当前缓冲区大小:" << buffer.size();

            // 3. 通知其他线程
            // 唤醒一个可能正在等待"缓冲区不为空"条件的消费者线程
            bufferNotEmpty.wakeOne();

            mutex.unlock(); // 离开临界区后解锁
            msleep(50);
        }
    }
};

// --- 消费者线程 ---
class Consumer : public QThread
{
public:
    void run() override
    {
        for (int i = 0; i < 10; ++i)
        {
            mutex.lock(); // 进入临界区前加锁

            // 1. 检查条件：如果缓冲区为空
            while (buffer.isEmpty()) {
                qDebug() << "消费者" << this->objectName() << "发现缓冲区为空，进入等待...";
                // 原子操作：等待"缓冲区不为空"的信号
                bufferNotEmpty.wait(&mutex);
            }

            // 2. 执行操作
            int value = buffer.dequeue();
            qDebug() << "消费者" << this->objectName() << "消费了数据:" << value << ", 当前缓冲区大小:" << buffer.size();

            // 3. 通知其他线程
            // 唤醒一个可能正在等待"缓冲区未满"条件的生产者线程
            bufferNotFull.wakeOne();

            mutex.unlock(); // 离开临界区后解锁
            msleep(100);
        }
    }
};


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

    qDebug() << "--- QWaitCondition 生产者-消费者示例 ---";

    Producer producer1;
    producer1.setObjectName("P1");
    Consumer consumer1;
    consumer1.setObjectName("C1");

    producer1.start();
    consumer1.start();

    producer1.wait();
    consumer1.wait();

    qDebug() << "所有任务完成。";

    return 0;
}

3. 线程间通信：信号和槽

Qt 的信号和槽机制是线程间通信的首选方式，因为它类型安全、简单易用，并且 Qt 内部已经处理好了所有复杂的同步细节。

连接类型 (Qt::ConnectionType)

  • Qt::AutoConnection (默认):

    • 如果信号发射者和接收者在同一线程 ，则行为同 Qt::DirectConnection。

    • 如果信号发射者和接收者在不同线程 ，则行为同 Qt::QueuedConnection。

  • Qt::DirectConnection : 槽函数在信号发射的线程中被立即执行。跨线程使用时必须确保槽函数是线程安全的，否则极易引发问题。

  • Qt::QueuedConnection (队列连接) : 这是跨线程通信的核心 。当信号发射时，Qt 会将这个事件（包含调用的槽函数和参数）放入接收者所在线程的事件队列中。当接收者线程的事件循环处理到这个事件时，才会执行对应的槽函数。这确保了槽函数总是在其所属的对象所在的线程中安全地执行。

  • Qt::BlockingQueuedConnection : 与队列连接类似，但信号发射的线程会阻塞，直到槽函数执行完毕。这可以用于需要从另一个线程同步获取结果的场景，但要小心使用，因为它可能导致死锁。

在 moveToThread 模式中，我们正是利用了 Qt::AutoConnection 自动变为 Qt::QueuedConnection 的特性，来安全地从工作线程向主 GUI 线程发送数据，或者从主线程向工作线程发送指令。

4. QtConcurrent 框架

QtConcurrent 是一个高级 API，它构建在 QThread 和 QThreadPool 之上，旨在简化常见的并发编程模式，让你无需手动管理 QThread 对象。

4.1 QtConcurrent::run()

这是最常用的函数，它可以方便地在一个后台线程中执行一个函数。它会从 Qt 的全局线程池中取一个空闲线程来执行任务。

复制代码 
// 假设有一个全局函数或类的静态方法
int computeSomething(int param) {
    QThread::sleep(2); // 模拟耗时计算
    return param * param;
}

void MyClass::startComputation() {
    // 异步执行 computeSomething
    QFuture<int> future = QtConcurrent::run(computeSomething, 42);

    // ... 此时主线程可以继续做其他事情，不会被阻塞 ...
}

4.2 QFuture 和 QFutureWatcher

QtConcurrent::run() 会立即返回一个 QFuture 对象。QFuture 是一个占位符，代表了未来某个时刻才会知道的计算结果。

  • 阻塞式获取结果 : 你可以调用 future.result() 来获取结果，但这会阻塞当前线程，直到计算完成。这在主线程中是不可取的。

  • 非阻塞式获取结果 (推荐) : 使用 QFutureWatcher 来监视 QFuture 的状态。QFutureWatcher 通过信号槽机制通知你任务的进展。

示例：

复制代码 
#include <QtConcurrent>
#include <QFuture>
#include <QFutureWatcher>
#include <QLabel>

class MyWindow : public QWidget {
    Q_OBJECT
public:
    MyWindow() {
        // ...
        resultLabel = new QLabel("正在计算...", this);
        watcher = new QFutureWatcher<int>(this);

        // 当计算完成时，调用 onFinished 槽
        connect(watcher, &QFutureWatcher<int>::finished, this, &MyWindow::onFinished);

        // 启动计算
        QFuture<int> future = QtConcurrent::run(this, &MyWindow::longComputation);
        watcher->setFuture(future);
    }

private:
    int longComputation() {
        qDebug() << "后台计算开始于线程：" << QThread::currentThread();
        QThread::sleep(3);
        return 123;
    }

private slots:
    void onFinished() {
        qDebug() << "结果已返回，处理于线程：" << QThread::currentThread();
        int result = watcher->result();
        resultLabel->setText(QString("计算结果: %1").arg(result));
    }

private:
    QLabel *resultLabel;
    QFutureWatcher<int> *watcher;
};

QtConcurrent 还提供了 map, mapped, filter 等函数，用于对一个容器（如 QList）中的所有元素并行地执行某个操作，极大地简化了数据并行处理的编码。

总结

  • 首选 moveToThread : 对于需要长期运行、有复杂状态或需要与主线程频繁交互的任务，使用 moveToThread 模式是最健壮和灵活的选择。

  • 善用 QtConcurrent : 对于一次性的、简单的后台任务，QtConcurrent::run 结合 QFutureWatcher 是最快捷、最简单的解决方案。

  • 通信靠信号槽: 始终优先使用信号和槽（特别是队列连接）进行线程间通信。

  • 同步要谨慎 : 只有在多个线程确实需要直接访问共享内存时，才使用 QMutex 等同步原语，并优先选择 RAII 风格的 QMutexLocker 等辅助类。

  • 严禁 terminate() : 永远不要使用 QThread::terminate() 来终止线程。

掌握了这些知识点，你就能在 Qt 中编写出高效、稳定且用户体验优秀的多线程应用程序。

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