Qt開發 | Qt創建線程 | Qt并發-QtConcurrent

文章目錄

  • 一、Qt創建線程的三種方法
  • 二、Qt并發：QtConcurrent介紹
  • 三、QtConcurrent run參數說明
  • 四、獲取QtConcurrent的返回值
  • 五、C++其他線程技術介紹

一、Qt創建線程的三種方法

??以下是Qt創建線程的三種方法：

  • 方法一：派生于QThread

    派生于QThread，這是Qt創建線程最常用的方法。線程類中重寫虛函數void QThread::run();，在run()函數中寫具體內容，外部通過start()調用，即可執行線程體run()。

    注意：派生于QThread的類，構造函數屬于主線程，run函數屬于子線程，可以通過打印線程id來判斷

    示例：

    VS中創建Qt控制臺項目

    MyThread.h：

    #pragma once#include <QThread>class MyThread : public QThread
{
public:MyThread();void run()override;
};

    MyThread.cpp：

    #include "MyThread.h"
#include <QDebug>MyThread::MyThread()
{qDebug() << "MyThread construct id =" << QThread::currentThreadId;
}void MyThread::run()
{qDebug() << "MyThread run id =" << QThread::currentThreadId;int index = 0;while (1){qDebug() << index++;QThread::msleep(500);}
}

    main.cpp：

    #include <QtCore/QCoreApplication>
#include <QDebug>
#include "MyThread.h"int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);qDebug() << "main thread id = " << QThread::currentThreadId;MyThread th;th.start();qDebug() << "main thread end!";return a.exec();
}

    運行結果：

    main thread id =  0x78272815
MyThread construct id = 0x78272815
main thread end!
MyThread run id = 0x78272815
0
1
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6
...

  • 方法二：派生于QRunnable

    派生于QRunnable，重寫run()方法，在run()方法里處理其他任務，調用時需要借助Qt線程池

    注意：這種新建線程的方法的最大缺點是：不能使用Qt信號槽機制，因為QRunnable不是繼承自QObject。但是這種方法的好處是：可以讓QThreadPool來管理線程，QThreadPool會自動清理我們新建的QRunnable對象。

    示例：

    MyRunnable.h：

    #pragma once#include <QRunnable>class MyRunnable : public QRunnable
{
public:MyRunnable();void run()override;
};

    MyRunnable.cpp：

    #include "MyRunnable.h"
#include <QThread>
#include <QDebug>MyRunnable::MyRunnable()
{qDebug() << "MyRunnable construct id =" << QThread::currentThreadId;
}void MyRunnable::run()
{qDebug() << "MyRunnable run id =" << QThread::currentThreadId;
}

    main.cpp：

    #include <QtCore/QCoreApplication>
#include <QDebug>
#include <QThreadPool>
#include "MyThread.h"
#include "MyRunnable.h"int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);qDebug() << "main thread id = " << QThread::currentThreadId;//MyThread th;//th.start();MyRunnable* th = new MyRunnable();QThreadPool::globalInstance()->start(th);qDebug() << "main thread end!";return a.exec();
}

    運行結果：

    main thread id =  0x78272815
MyRunnable construct id = 0x78272815
main thread end!
MyRunnable run id = 0x78272815

  • 方法三：moveToThread

    派生于QObject，使用moveToThread方法將任何QObject派生類的實例移動到另一個線程。將QThread對象作為私有成員，在構造函數里moveToThread，然后啟動線程。

    QThread *thread = new QThread;
this->moveToThread(thread);
thread->start();

    示例：

    MyObject.h：

    #pragma once
#include <qobject.h>
#include <QThread>class MyObject : public QObject
{Q_OBJECT
public:MyObject();public slots:void process();private:QThread m_pTh;
};

    MyObject.cpp：

    #include "MyObject.h"
#include <QDebug>MyObject::MyObject()
{this->moveToThread(&m_pTh);m_pTh.start();qDebug() << "MyObject construct id = " << QThread::currentThreadId();
}void MyObject::process()
{qDebug() << "MyObject process id = " << QThread::currentThreadId();int index = 0;while (1){qDebug() << index++;QThread::msleep(300);}
}

    ch7_1_mtt.h：

    #pragma once#include <QtWidgets/QWidget>
#include "ui_ch7_1_mtt.h"
#include "MyObject.h"class ch7_1_mtt : public QWidget
{Q_OBJECTpublic:ch7_1_mtt(QWidget *parent = nullptr);~ch7_1_mtt();public slots:void on_pushButton_clicked();signals:void sig_pro();private:Ui::ch7_1_mttClass ui;MyObject* m_pObj;
};

    ch7_1_mtt.cpp：

    #include "ch7_1_mtt.h"
#include <QDebug>ch7_1_mtt::ch7_1_mtt(QWidget *parent): QWidget(parent)
{ui.setupUi(this);qDebug() << "main construct id = " << QThread::currentThreadId();m_pObj = new MyObject();connect(this, &ch7_1_mtt::sig_pro, m_pObj, &MyObject::process);
}ch7_1_mtt::~ch7_1_mtt()
{}void ch7_1_mtt::on_pushButton_clicked()
{//通過信號槽方式調用，相當于在子線程中運行；若直接調用process()函數，則相當于在主線程中運行emit sig_pro();
}

    在槽函數中進行耗時操作可以使用線程，在子線程中進行耗時操作

    main.cpp：

    #include "ch7_1_mtt.h"
#include <QtWidgets/QApplication>int main(int argc, char *argv[])
{QApplication a(argc, argv);ch7_1_mtt w;w.show();return a.exec();
}

    運行結果：

    main construct id = 0x52dc
MyObject construct id =  0x52dc
MyObject process id =  0x78272815
0
1
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6
7

二、Qt并發：QtConcurrent介紹

??QtConcurrent是Qt框架中的一個模塊，用于簡化并發和多線程編程。它提供了一種高效的方式來執行并行任務，而無需直接處理線程的復雜性。QtConcurrent基于模板和函數式編程，使得編寫并發代碼更加簡潔和易于理解。以下是QtConcurrent的一些關鍵特性：

  • 基于模板的并行算法：QtConcurrent提供了一系列的并行算法，如QtConcurrent::map()、QtConcurrent::filter()和QtConcurrent::reduce()等，它們可以并行地對數據集執行操作。
  • 基于Qt的線程池管理：QtConcurrent使用Qt的線程池來管理線程，這意味著開發者不需要手動創建和銷毀線程，從而簡化了線程管理。
  • 信號和槽的集成：QtConcurrent可以與Qt的信號和槽機制無縫集成，使得并行任務的結果可以很容易地通過信號傳遞給其他對象。
  • 懶加載和任務取消：QtConcurrent支持懶加載，即任務只有在實際需要結果時才開始執行。此外，它還支持取消正在執行的任務。
  • 異常處理：QtConcurrent可以處理并行執行過程中拋出的異常，確保程序的健壯性。
  • 無阻塞的等待：QtConcurrent提供了一種機制來等待并行任務的完成，而不會阻塞調用線程。
Header:
#include <QtConcurrent> 
qmake:
QT += concurrent

QtConcurrent基本用法：

??QtConcurrent::run這行代碼的作用是啟動ch72_concurrent類的timeTask成員函數在單獨的線程中異步執行，并且返回一個QFuture<int>對象，用于跟蹤執行的狀態和獲取返回值。

QFuture<int> ft = QtConcurrent::run(this, &ch72_concurrent::timeTask);while (!ft.isFinished())
{//用于處理事件隊列中的事件的。這個函數可以確保應用程序界面保持響應狀態，即使在執行長時間運行的任務時//當future未完成時，讓cpu去做別的事QApplication::processEvents(QEventLoop::AllEvents, 30); 
}

示例：

xx.h：

#pragma once#include <QtWidgets/QWidget>
#include "ui_ch72_concurrent.h"class ch72_concurrent : public QWidget
{Q_OBJECTpublic:ch72_concurrent(QWidget *parent = nullptr);~ch72_concurrent();int timeTask();private slots:void on_pushButton_clicked();private:Ui::ch72_concurrentClass ui;
};

xx.cpp：

#include "ch72_concurrent.h"
#include <QThread>
#include <QDebug>
#include <QtConcurrent>
#include <QFuture>ch72_concurrent::ch72_concurrent(QWidget *parent): QWidget(parent)
{ui.setupUi(this);
}ch72_concurrent::~ch72_concurrent()
{}int ch72_concurrent::timeTask()
{int num = 0;for (int i = 0; i < 1000000; i++){num++;qDebug() << num;}return num;
}void ch72_concurrent::on_pushButton_clicked()
{//timeTask();QFuture<int> ft = QtConcurrent::run(this, &ch72_concurrent::timeTask);while (!ft.isFinished()){//用于處理事件隊列中的事件的。這個函數可以確保應用程序界面保持響應狀態，即使在執行長時間運行的任務時QApplication::processEvents(QEventLoop::AllEvents, 30); }
}

main.cpp：

#include "ch72_concurrent.h"
#include <QtWidgets/QApplication>int main(int argc, char *argv[])
{QApplication a(argc, argv);ch72_concurrent w;w.show();return a.exec();
}

三、QtConcurrent run參數說明

??QtConcurrent run函數參數，可以是全局函數，也可以是類成員函數。

  • 類成員函數做run參數

    int ch73_concurrent::timeTask(int num1, int num2)
{//int num = 0;for (int i = 0; i < 1000000; i++){num1++;num2++;qDebug() << num1;qDebug() << num2;}return num1 + num2;
}void ch73_concurrent::on_pushButton_clicked()
{//timeTask();int num1 = 0;int num2 = 0;QFuture<int> ft = QtConcurrent::run(this, &ch73_concurrent::timeTask, num1, num2);while (!ft.isFinished()){QApplication::processEvents(QEventLoop::AllEvents, 30);}
}

  • 全局函數做run參數

    static int gTimeTask(int num1, int num2)
{//int num = 0;for (int i = 0; i < 1000000; i++){num1++;num2++;qDebug() << num1;qDebug() << num2;}return num1 + num2;
}void ch73_concurrent::on_pushButton_clicked()
{//timeTask();int num1 = 0;int num2 = 0;//QFuture<int> ft = QtConcurrent::run(this, &ch73_concurrent::timeTask, num1, num2);QFuture<int> ft = QtConcurrent::run(gTimeTask, num1, num2);while (!ft.isFinished()){QApplication::processEvents(QEventLoop::AllEvents, 30);}
}

四、獲取QtConcurrent的返回值

??獲取QtConcurrent的結果，需要使用QFutureWatcher類，鏈接它的信號finished，然后給watcher設置future，當監控到future執行結束后，可以獲取它的執行結果，調用的是result()函數。

int ch74::timeTask(int& num1, int& num2)
{for (int i = 0; i < 1000; i++){num1++;num2++;qDebug() << num1;qDebug() << num2;}return num1 + num2;
}void ch74::on_pushButton_clicked()
{int num1 = 0;int num2 = 0;QFutureWatcher<int>* fw = new QFutureWatcher<int>;connect(fw, &QFutureWatcher<int>::finished, [&]{qDebug() << "QFutureWatcher finished";qDebug() << "result = " << fw->result();});QFuture<int> ft = QtConcurrent::run(this, &ch74::timeTask, num1, num2);fw->setFuture(ft);while (!ft.isFinished()){QApplication::processEvents(QEventLoop::AllEvents, 30);}
}

五、C++其他線程技術介紹

  • pthread：linux線程
    • 這是POSIX線程庫，主要用于Unix-like系統，如Linux和macOS。
    • 提供了豐富的線程創建和管理功能，包括互斥鎖、條件變量等同步機制。
  • win32-pthread，obs的線程全部使用了win32-pthread
    • 這是一個在Windows平臺上模擬POSIX線程庫的庫。
    • OBS（Open Broadcaster Software）等應用程序使用這個庫來實現跨平臺的線程功能。
  • windows thread類
    • Windows API提供了自己的線程類，如Win32 Thread，用于創建和管理線程。
    • 這些線程類通常與Windows特定的功能緊密結合，如窗口消息處理。
  • MFC thread類
    • MFC（Microsoft Foundation Classes）是一套C++庫，用于Windows應用程序開發。
    • MFC提供了自己的線程類，例如CWinThread，用于簡化線程的創建和管理。
  • boost
    • Boost庫是一個廣泛使用的C++庫集合，其中包含了線程庫。
    • Boost.Thread提供了跨平臺的線程支持，包括線程創建、同步等。
  • std::thread（推薦使用這個，基于語言級別的跨平臺C++線程）
    • C++11標準引入了std::thread，這是語言級別的線程支持。
    • 推薦使用std::thread，因為它提供了跨平臺的線程支持，并且與C++標準庫緊密集成。
    • std::thread簡化了線程的創建和管理，同時提供了豐富的同步機制，如std::mutex、std::condition_variable等。

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