[C++] QTimer与Qt事件循环机制实验探究

一、前言

之前在学Qt的的时候，老是搞不清楚Qt什么时候做耗时操作会导致UI阻塞什么时候又不会。本文通过记录学Qt时的一个小实验来探索Qt背后的核心机制---事件循环。

本文代码仓库为ricardo/qt槽函数线程实验，具体代码版本为ricardo/qt槽函数线程实验 - Gitee.com，如果我的代码对您学习Qt、完成课程作业等有些许帮助的话，还请对该仓库点一个star，祝您生活愉快。

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二、实验设置

本实验大致代码与前文[C++ ]qt槽函数及其线程机制-CSDN博客的代码大致上一样，但有新的改变。

上文中主要是在两个槽函数中向一个多线程同步队列中分别push奇数偶数元素，来探索qt槽函数的线程机制。而本文在此基础上，将上文中两个槽函数的内容（耗时操作）放到多线程里面去实现，同时通过一个进度条来实时显示队列中占用空间的百分比。

2.1 定时刷新主界面ui实现思路

同步队列是在主界面类中定义的，由于其size设置得比较大（2000000），原本槽函数中就是会压入2000000个元素，所以每push一个元素就更新一次ui界面肯定是不太合理的。由于人眼对实时性的要求是24HZ，所以只要保证界面刷新速率在24HZ及以上就OK，完全不需要去"真正的实时"根据每时每刻的变化来刷新界面。

到这里设计思路就很明显啦，只需要一个计时器每隔42ms触发一个ui刷新的信号或者函数就可以啦。

cpp 复制代码

// .h中MainWindow界面类中定义
	QTimer* timer;

// .cpp中MainWindow界面类中初始化
    // 精确设置24Hz：1000ms / 24 ≈ 42ms
    // 使用Qt::PreciseTimer提高精度
    timer = new QTimer(this);
    timer->setTimerType(Qt::PreciseTimer);
    timer->start(42);  // 42ms间隔

利用上面的函数就可以实现定时触发计时器信号即可完成ui定时刷新。

cpp 复制代码

connect(timer, &QTimer::timeout,this, &MainWindow::onRefreshTimerTimeout);

2.2 多线程中运行耗时工作

在上一篇文章的实验中，主线程的槽函数中运行这非常耗时的操作，这会导致ui界面非常卡顿，为此做出的改进思路如下：

cpp 复制代码

//定义一个Worker类继承QObject，内含一个function对象，接收不同的耗时函数操作

//在MainWindow中定义若干Worker类对象和QThread对象，使用moveToThread,将worker对象所处线程移入到QThread线程中。
    worker1 = new Worker();
    worker2 = new Worker();
    worker3 = new Worker();
    thread1 = new QThread(this);
    thread2 = new QThread(this);
    thread3 = new QThread(this);
    worker1->moveToThread(thread1);
    worker2->moveToThread(thread2);
    worker3->moveToThread(thread3);

    worker1->setFunc([&](){
        qDebug() << "开始压入数据";
        for(int i = 0; i < 200000; i += 2){
            sq.push(i);
            qDebug() << i;
//            if(timer1.elapsed() > 100){
//                ui->progressBar->setValue(static_cast<int>(sq.length()*100/capacity));
//                timer1.restart();
//            }
        }
    });
    worker2->setFunc([&](){
        for(int i = 1; i < 200000; i += 2){
            sq.push(i);
            qDebug() << i;
//            if(timer2.elapsed() > 100){
//                ui->progressBar->setValue(static_cast<int>(sq.length()*100/capacity));
//                timer2.restart();
//            }
        }
    });

    worker3->setFunc([&](){
//        sq.clear(); 该代码会通过一个lock_guard锁住然后进行长时间的while循环 pop元素，会导致ui卡主
        //利用下面的代码替代上面的，避免ui卡主
        while(!sq.empty()){
            sq.try_pop();
        }
    });
    thread1->start();
    thread2->start();
    thread3->start();

这种方式是QT官方比较推荐的多线程编程方式。

三、原理探究---事件循环

根据前文中QT ui主线程机制的探索，本文的QTimer是在主界面类的主线程运行的，设置的是42ms提醒一次，在Qt主线程里面使用QTimer这种计时的操作，会不会导致阻塞。

答案是不会！

QTimer实际工作原理如下：

timer->start() 只是向事件循环注册一个定时器事件
主线程继续执行，不会停在这里
Qt底层会管理定时器
每过42ms，Qt向事件队列投递一个QTimerEvent
主线程空闲时处理这个事件，触发timeout()信号

而主线程事件循环机制可以用如下伪代码表示：

cpp 复制代码

// Qt主线程的核心循环（简化版）
while (app.isRunning()) {
    // 1. 处理所有待处理的事件（鼠标、键盘、定时器、网络等）
    while (event = getNextEvent()) {
        processEvent(event);  // 调用你的onRefreshTimerTimeout()
    }
    
    // 2. 如果没有事件，等待（不占用CPU）
    waitForEvents();  // 进入休眠，直到有新事件
    
    // 3. 重复
}

在一个时间线上，有可能是这样发生的

时间(t+0ms): start() 调用，立即返回

时间(t+10ms): 用户点击按钮，处理点击事件

时间(t+20ms): 处理网络数据

时间(t+42ms): Qt投递定时器事件

时间(t+45ms): 事件循环空闲，处理timeout信号 → 调用你的槽函数

时间(t+50ms): 继续处理其他事件

这里的定时器事件就与主线程UI，更新画面的绘制事件一样，都是事件，通过事件循环机制来在主线程中轮询处理。

当然在上述的时间线中同样有导致ui卡顿的可能。可以这样理解，把上述时间线看成若干可变长的时间片，每一个时间片会去完成一个"操作"，比如" 用户点击按钮，处理点击事件"，"Qt投递定时器事件"，" 事件循环空闲，处理timeout信号 → 调用你的槽函数"这三个操作就对应三个时间片。

在" 事件循环空闲，处理timeout信号 → 调用你的槽函数"中，如果调用的槽函数非常耗时，那么这个时间片就会无限增长知道该操作处理完成。而UI画面更新操作update()也是在事件循环里面的，假如其前面就有很长的时间片在处理其他操作，就会导致update（）不能及时执行。这也是为什么Qt的主线程不能执行耗时操作的原因。

一句话总结：Qt的事件循环机制运行在主线程中，很多像QTimer这种异步操作都是在Qt事件循环机制中加入不耗时的事件操作等来实现的。

[C++] QTimer与Qt事件循环机制 实验探究

一、前言

二、实验设置

2.1 定时刷新主界面ui实现思路

2.2 多线程中运行耗时工作

三、原理探究---事件循环

[C++] QTimer与Qt事件循环机制实验探究