Qt事件循环与状态机事件循环的思考

写下这个给自己备忘，关于事件循环以及多线程方面的东西我还需要多多学习。首先我们都知道程序有一个主线程，在GUI程序中这个主线程也叫GUI线程，图形和绘图相关的函数都是由主线程来提供。主线程有个事件循环Event Loop，其实就是一个死循环在不断的等待你的消息队列，通过消息队列完成响应用户操作，绘图，以及相关操作。我们都知道QDialog有一个exec函数，这个函数会形成“模态”对话框，然后等待用户去输入OK还是Cancel,否则他绝不返回，如下

void test()
{
    QDialog dialog;
    dialog.exec();

    qDebug() << "finish exec";
}

我们可以看这个简单的例子，可以看到，当dialog被exec之后，我们的qDebug是不会输出的，除非我们人为去点了对话框的OK，否则，就会一直卡在exec之上。这个时候可能同学会有我一开始一样的误解，我们会误以为此时事件循环停止了，其实并不是停止，而是阻塞住了。为什么会阻塞？因为test这个函数没有返回嘛！

m_stateManager->postEvent(ev);

投递事件官方API也说的很清楚，会立即返回，所以别去担心此时投递的事件进入不到消息队列，真正要关心的是此时dialog的exec让你的主线程阻塞了，这个时候消息队列上的事件都不会进行操作，都在等待dialog的返回，只有dialog返回，接下来的事件才会依次进行。要记住，消息是可以正常投递的。

那么，有没有办法可以让dialog.exec()立即返回，同时我的对话框还在呢？方法是有的

void test()
{
    metaObject()->invokeMethod(this, "invokeTest", Qt::QueuedConnection);

    qDebug() << "finish exec";
}

Q_INVOKABLE void invokeTest()
{
    QDialog dialog;
    dialog.exec();
}

答案就是用Qt提供的元对象系统Meta Object System的invokeMethod，并且将第三个参数设为Qt:QueuedConnection。从字面上我们也可以看的出来，这个调用不会去立即调用，相反他是异步的，他会把这个函数投递到事件队列里，也就是说，这个例子中的qDebug会输出，输出之后，事件队列才会去调用dialog.exec()这个函数，当然了，调用这个函数之后又会达到我们一开始的那个阻塞的效果，你通过异步到最后的触发，始终你需要去面对exec给你当前事件循环造成阻塞的问题。

让我们再深入一点，当一个事件循环的时候还算简单。但是我们知道，Qt中对于状态机他是有一个异步的事件循环的，也就是说外面有事件循环，状态机本身也有事件循环。比如

m_stateManager->postEvent(ev);

m_tool->run();

你给状态机投递了一个事件，他根据状态迁移去调用你的tool，这一切看起来很美好，但如果你此时的tool是个跟之前一样的阻塞的exec呢？让我们来看一下。

void Tool::run()
{
    QDialog dialog;
    dialog.exec();
}

对于这个情况，当我们运行tool之后，我们的状态机就跟之前的主事件事件循环一样被阻塞了，也就是说如果我此时继续

m_stateManager->postEvent(ev2);

和之前一样，这个postEvent会立即返回，因为投递到事件队列都是立即返回的。但是关键的问题在于你的状态机整个事件循环都停止不动了，都在等你之前的tool运行结束，但因为你之前的tool是个dialog.exec()你必须手动去点OK,不然你的状态机事件循环就阻塞不动了，这个时候如果你的客户不断的去点你这个tool的event，那会产生噩梦般的效果----你点完OK之后又会来OK之后又会来OK。。。这其实就是你一旦点了OK，你的消息队列就又可以循环了，之前等待的ev就都会去执行了。而且要注意的就是，此时你的exec的执行在主线程上，只是不能进行返回，但还是可以接收诸如键盘，鼠标等事件投递。

前面也说了，事件循环和状态机循环是两个独立的循环，其实这也很好理解。如果没有事件循环，状态机事件怎么知道你有没有按下这个键？从而去投递给状态机呢？其实也就是说当你状态机事件阻塞的时候，你的主事件循环还在不断的接收你的键盘和鼠标的操作，这一点是没有影响的。

因此，要想实现在tool的时候我还能相应别的状态事件，其实做法也是一样的，就是

void Tool::run()
{
    metaObject()->invokeMethod(this, "invokeTest", Qt::QueuedConnection);
}

Q_INVOKABLE void invokeTest()
{
    QDialog dialog;
    dialog.exec();
}

立即返回，这个”立即返回“并不是说你的事情做完了，而是你更想让状态机能够进行之后事件的循环，别去因为你的dialog而耽误了大家。

最后说说模态这个主题，其实模态的理解就是你的消息队列都在正常进行，因为你不断的在等待，导致事件循环不能进行下去，必须你这边正常返回，你接下来的操作才能继续。

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今天又重新思考了一下这个问题。同步的意思似乎就是必须要执行完成才能返回。异步的概念就是立即返回，之后执行，会把他扔到消息队列里，待同步函数处理完之后，然后去搜索事件队列进行操作。其实状态机归根结底就是一堆信号链接，只是他的方向是规矩状态迁移表来进行。作为主线程的Event Loop来说，当dialog进入exec的时候，就是就是在进行事件队列，并不是说他此时把事件队列给阻塞了，这个我之前理解有问题。exec的含义就是去处理事件队列，去处理事件循环，去检索当前还有哪些事件可以被处理，从而去正常处理。比如我们有一个主程序窗口MainWindow，有一个Dialog,此时我们去调用dialog的exec,内部会去创建一个QEventLoop,又因为这个dialog的所在线程和MainWindow在同一个线程上，所以看上去似乎是两个EventLoop，但实际上都是同一个线程的Event Loop(一个线程只能有一个Event Loop，这是原子性问题)。所以在dialog进行exec的时候他会去检索主线程上的事件队列去操作。

而我们之前讲的状态机，其实仔细想了想很简单，你就把他理解成是主程序总的Event Loop中的一个事件，他在进行操作的时候，不返回（tool去调用dialog的exec看上去似乎进行了事件循环在等待你新的event,但别忘了，你本身这个tool的run就是通过事件队列去触发的）所以必须要等待这个tool的exec返回，你的事件队列才能正常下去。

再次强调：

1. exec并不是说事件队列被你阻塞，而是才是让你进入一个真正等待处理事件队列的过程。
2. 同一个线程只能有一个Event Loop,这个可以参考CP单核心单线程的处理逻辑。
3. 在进行事件队列进行事件操作的时候，其实内部就是同步的方式在进行，必须等待函数全部执行完毕才能真正返回才能真正进行之后的event,这也可以说的通我们之前举的状态机的例子，看上去这个状态机引发了我们的tool，tool中调用了dialog的exec，看上去似乎很美好，在等待状态事件了。但此时你这个exec不返回，你如何让事件Event Loop继续进行下去。
4. 同步函数就是必须要等待函数操作完成之后才能返回的函数。异步函数就是直接返回，他具体什么时候进行操作，待具体实现查看。（也可能是本线程的事件队列，也可能是别的线程进行run）。如果是别的线程进行run的时候，你可能会去想这个立即返回的问题，其实很简单，Qt的run都是start,其实就跟postEvent一样，只是简单的把他注册给线程管理器，由线程管理器再去跑他的run函数，那你本地的start当然立即返回了。