在多線程開發中，經常需要控制多個線程對共享資源的訪問數量。例如限制同時下載文件的數量、控制數據庫連接池的連接使用等等。這時候，Qt 提供的 QSemaphore（信號量）就非常派得上用場。

---

一、什么是 QSemaphore？

QSemaphore 是 Qt 中提供的一種線程同步工具。它通過內部維護一個資源計數器，允許多個線程同時訪問共享資源，但訪問數量受到限制。

它與互斥鎖（QMutex）的區別在于：

• QMutex 是互斥的，每次只允許一個線程進入臨界區。
• QSemaphore 是限量的，可以允許多個線程同時訪問資源，但不會超過指定的最大數量。

可以把 QSemaphore 想象成一個“通行證發放器”：資源有限，有票的線程才能進入，無票的線程就只能等著。

---

二、典型應用場景

• 同時最多只允許 N 個線程運行某項任務（例如下載器中最多允許 3 個并發下載）
• 限制線程池中可用線程的最大數
• 實現生產者-消費者模式中的緩沖區容量限制
• 控制數據庫連接池的并發訪問數量

總之，任何需要限制并發訪問數量的場景，QSemaphore 都能派上用場。

---

三、常用方法說明

方法名	說明
acquire(int n = 1)	申請 n 個資源，不足則阻塞線程，直到資源可用
release(int n = 1)	釋放 n 個資源，通知其他等待的線程
tryAcquire(int n = 1)	嘗試申請 n 個資源，如果資源不足，立即返回 false
available()	獲取當前可用的資源數量

---

四、實戰案例：限制同時運行線程數

目標說明

創建 10 個線程，每個線程執行一項任務。但系統最多只允許 3 個線程同時執行，其余線程必須等待已有線程完成任務后再開始執行。

---

C++ 代碼示例（基于 Qt）

#include <QCoreApplication>
#include <QThread>
#include <QSemaphore>
#include <QDebug>// 最大并發線程數設為 3
const int MAX_CONCURRENT = 3;
QSemaphore semaphore(MAX_CONCURRENT);// 自定義線程類
class Worker : public QThread
{int id;public:Worker(int id) : id(id) {}void run() override {// 申請資源，如果不足會阻塞semaphore.acquire();qDebug() << "線程" << id << "開始執行任務...";// 模擬任務耗時QThread::sleep(2);qDebug() << "線程" << id << "任務完成！";// 釋放資源semaphore.release();}
};int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);QList<Worker*> workers;// 啟動 10 個線程for (int i = 0; i < 10; ++i) {Worker* w = new Worker(i + 1);workers.append(w);w->start();}// 等待所有線程執行完成for (Worker* w : workers) {w->wait();delete w;}qDebug() << "所有任務執行完畢！";return 0;
}

---

程序輸出（示例）

線程1開始執行任務...
線程2開始執行任務...
線程3開始執行任務...
線程1任務完成！
線程4開始執行任務...
線程2任務完成！
線程5開始執行任務...
...
所有任務執行完畢！

可以看到：每次最多只有 3 個線程在執行任務，正是通過 QSemaphore 實現的并發控制。

---

五、代碼講解

1. QSemaphore semaphore(MAX_CONCURRENT);
   初始化信號量對象，設定最大可用資源為 3，表示同時最多有 3 個線程能進入臨界區。

2. semaphore.acquire();
   當前線程申請一個資源。如果當前資源不足（即已經有 3 個線程在運行），該線程會被阻塞。

3. semaphore.release();
   當前線程完成任務后，釋放一個資源，讓其他等待中的線程可以繼續執行。

---

六、拓展建議

如果你希望進一步深入，可以嘗試以下拓展：

• 將 acquire() 替換為 tryAcquire()，實現非阻塞式資源申請邏輯
• 與 QThreadPool 和 QRunnable 結合使用，構建線程池限流機制
• 配合 GUI，加入任務進度條，構建一個多任務調度界面
• 使用更復雜的資源數量控制（例如一次申請多個資源）

---

七、總結

QSemaphore 是多線程控制中非常實用的一種同步機制，它能有效地控制線程對資源的并發訪問數量。相比于 QMutex 的一對一互斥，QSemaphore 提供了更靈活的“多對多”資源控制能力。

在并發任務調度、限流、連接池管理等場景中，都是非常實用的解決方案。

---