Qt多線程編程爬坑筆記

最近在工作中用到了Qt中的多線程，踩了不少坑，故作下筆記角寸，警示后人 - -！

彩虹籠罩下的華農(nóng)

Overview

使用多線程編程可以最大限度地調用CPU資源忿墅，尤其對于多處理器系統(tǒng)扁藕。而對于界面開發(fā)而言，多線程一個十分重要的作用就是將復雜的運算處理分開執(zhí)行疚脐，以免造成界面的卡頓和凍結亿柑，甚至被系統(tǒng)強制關閉。

先來看看官方文檔是怎么教我們搞Qt的多線程的棍弄。首先望薄，可以建立一個Woker類和一個Controller類，想要放在線程中的后臺處理放在Worker類中呼畸，再使用QObject::moveToThread()與子線程關聯(lián)痕支，如下。

class Worker : public QObject {
    Q_OBJECT

public slots:
    void doWork(const QString &parameter) {
        QString result;
        /* ... here is the expensive or blocking operation ... */
        emit resultReady(result);
    }

signals:
    void resultReady(const QString &result);
};

class Controller : public QObject {
    Q_OBJECT
        QThread workerThread; //建立QThread對象
public:
    Controller() {
        Worker *worker = new Worker;
        worker->moveToThread(&workerThread); //令worker和workerThread關聯(lián)
        connect(&workerThread, &QThread::finished, worker, &QObject::deleteLater);
        connect(this, &Controller::operate, worker, &Worker::doWork);
        connect(worker, &Worker::resultReady, this, &Controller::handleResults);
        workerThread.start();
    }
    ~Controller() {
        workerThread.quit();
        workerThread.wait();
    }
public slots:
    void handleResults(const QString &);
signals:
    void operate(const QString &);
};

可以看到役耕，通過信號槽機制采转，可以控制放在了子線程中的worker并互相通信。由于線程中的信號槽連接默認是隊列連接方式（稍后會講到）瞬痘，你可以安全地連接Worker對象與任意的Qobject對象。

Another way to make code run in a separate thread, is to subclass QThread and reimplement run()板熊。另一種方法就是繼承QThread并重寫run函數(shù)框全，如下

class WorkerThread : public QThread {
    Q_OBJECT
        void run() override {
        QString result;
        /* ... here is the expensive or blocking operation ... */
        emit resultReady(result);
    }
signals:
    void resultReady(const QString &s);
};

void MyObject::startWorkInAThread() {
    WorkerThread *workerThread = new WorkerThread(this);
    connect(workerThread, &WorkerThread::resultReady, this, &MyObject::handleResults);
    connect(workerThread, &WorkerThread::finished, workerThread, &QObject::deleteLater);
    workerThread->start();
}

詳細的內容自己去看吧，具體用哪種方法看個人習慣了干签。好像乍眼一看也沒什么難的～然而

一號坑：子線程中操作UI

Qt創(chuàng)建的子線程中是不能對UI對象進行任何操作的津辩，即QWidget及其派生類對象，這個是我掉的第一個坑〈兀可能是由于考慮到安全性的問題闸度，所以Qt中子線程不能執(zhí)行任何關于界面的處理，包括消息框的彈出蚜印。正確的操作應該是通過信號槽莺禁，將一些參數(shù)傳遞給主線程，讓主線程（也就是Controller）去處理窄赋。

void Controller::handleResults(const int rslt, QString code,
    QString id, QString desc, QString time) 
{
    lockThread->lck->lock_log << "controller handleResults start!\n";
    lockThread->lck->lock_log.flush();
    //(打開時)加密鎖有效
    if (rslt == 1) {
        lockThread->lck->lock_log << "controller handleResults 1!\n";
        lockThread->lck->lock_log.flush();
        m_isAuthorized = true;
        QMessageBox::information(NULL, QStringLiteral("授權信息"),
            QStringLiteral("授權成功!!"), QMessageBox::Yes);
    }
    //加密鎖失效
    else if (rslt == 2) {
        lockThread->lck->lock_log << "controller handleResults 2!\n";
        lockThread->lck->lock_log.flush();
        m_isAuthorized = false;
        QMessageBox::information(NULL, QStringLiteral("授權信息"),
            QStringLiteral("鎖ID:") + id + "\n" +
            QStringLiteral("校驗碼:") + code, QMessageBox::Yes);
    }
....

個人在VS2017環(huán)境下哟冬，在子線程中操作UI是直接崩潰的。

二號坑：信號的參數(shù)問題

這個就實屬有毒忆绰，搞了我好久浩峡。這個涉及到了Qt的元對象系統(tǒng)（Meta-Object System）和信號槽機制。

元對象系統(tǒng)即是提供了Qt類對象之間的信號槽機制的系統(tǒng)错敢。要使用信號槽機制翰灾，類必須繼承自QObject類，并在私有聲明區(qū)域聲明Q_OBJECT宏稚茅。當一個cpp文件中的類聲明帶有這個宏预侯，就會有一個叫moc工具的玩意創(chuàng)建另一個以moc開頭的cpp源文件（在debug目錄下），其中包含了為每一個類生成的元對象代碼峰锁。

moc開頭的cpp文件

在使用connect函數(shù)的時候萎馅，我們一般會把最后一個參數(shù)忽略掉。這時候我們需要看下函數(shù)原型

[static] QMetaObject::Connection QObject::connect(const QObject *sender, const char *signal, 
    const QObject *receiver, const char *method, Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection)

可以看到虹蒋，最后一個參數(shù)代表的是連接的方式糜芳。

Qt::ConnectionType

我們一般會用到方式是有三種

自動連接(AutoConnection)，默認的連接方式魄衅。如果信號與槽峭竣，也就是發(fā)送者與接受者在同一線程，等同于直接連接晃虫；如果發(fā)送者與接受者處在不同線程皆撩，等同于隊列連接。
直接連接(DirectConnection)哲银。當信號發(fā)射時扛吞，槽函數(shù)立即直接調用。無論槽函數(shù)所屬對象在哪個線程荆责，槽函數(shù)總在發(fā)送者所在線程執(zhí)行滥比。
隊列連接(QueuedConnection)。當控制權回到接受者所在線程的事件循環(huán)時做院，槽函數(shù)被調用盲泛。這時候需要將信號的參數(shù)塞到信號隊列里濒持。槽函數(shù)在接受者所在線程執(zhí)行。

所以在線程間進行信號槽連接時寺滚，使用的是隊列連接方式柑营。在項目中，我定義的信號和槽的參數(shù)是這樣的

signals:
    //自定義發(fā)送的信號
    void myThreadSignal(const int, string, string, string, string);

貌似沒什么問題村视，然而實際運行起來槽函數(shù)根本就沒有被調用官套，程序沒有崩潰，VS也沒報錯蓖议。在查閱了N多博客和資料中才發(fā)現(xiàn)虏杰，在線程間進行信號槽連接時，參數(shù)不能隨便寫勒虾。

為什么呢纺阔？我的后四個參數(shù)是標準庫中的string類型，這不是元對象系統(tǒng)內置的類型修然，也不是c++的基本類型笛钝，系統(tǒng)無法識別，然后就沒有進入信號槽隊列中了愕宋，自然就會出現(xiàn)問題玻靡。解決方法有三種，最簡單的就是使用Qt的數(shù)據(jù)類型了

signals:
    //自定義發(fā)送的信號
    void myThreadSignal(const int, QString, QString, QString, QString);

第二種方法就是往元對象系統(tǒng)里注冊這個類型中贝。注意囤捻，在qRegisterMetaType函數(shù)被調用時，這個類型應該要確保已經(jīng)被完好地定義了邻寿。

qRegisterMetaType<MyClass>("MyClass");

方法三是改變信號槽的連接方式蝎土，將默認的隊列連接方式改為直接連接方式，這樣的話信號的參數(shù)直接進入槽函數(shù)中被使用绣否，槽函數(shù)立刻調用誊涯，不會進入信號槽隊列中。但這種方式官方認為有風險蒜撮，不建議使用暴构。

connect(const QObject *sender, const char *signal, const QObject *receiver, const char *method, Qt::DirectConnection)

至此，這個坑應該是能爬出來了段磨。

其它需要注意的問題

還有幾點需要注意

一定要用信號槽機制取逾，別想著直接調用，你會發(fā)現(xiàn)并沒有在子線程中執(zhí)行薇溃。
自定義的類不能指定父對象菌赖，因為moveToThread函數(shù)會將線程對象指定為自定義的類的父對象，當自定義的類對象已經(jīng)有了父對象沐序，就會報錯琉用。
當一個變量需要在多個線程間進行訪問時，最好加上voliate關鍵字策幼，以免讀取到的是舊的值邑时。當然，Qt中提供了線程同步的支持特姐，比如互斥鎖之類的玩意晶丘，使用這些方式來訪問變量會更加安全。

C++11標準中直接可以使用標準庫中提供的多線程類唐含，但個人覺得還是Qt好用

Qt也提供了并發(fā)編程的支持浅浮，雖然這些玩意一般在服務器編程和高并發(fā)場景下用的比較多，界面編程比較少用捷枯。

至此總結完畢滚秩，希望您爬坑愉快 ( :

Reference:
Qt多線程間信號槽傳遞非QObject類型對象的參數(shù)
QT子線程與主線程的信號槽通信
Qt Creator快速入門_第三版 ——霍亞飛
Qt官方文檔