保持Qt GUI响应的几种方法

最开始使用Qt时就遇到过QT Gui失去响应的问题，我是用多线程的方式解决的，然而通常来说，多线程是会降低程序的运行速度。

之后，在使用QSqlQuery::execBatch()函数时，Qt Gui 又失去响应，虽然多线程可以解决，但是如果能用单线程很好解决的，最好不要用到多线程，因为多线程不仅容易拖慢程序的速度，编程及维护的难度也更大，能用简单方法解决的，就不要用复杂的方法。

于是我再次搜索资料，期望在解决方案的选择与解决步骤上，能够得到一个全面而又细致的总结。

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Witold Wysota 的文章https://doc.qt.io/archives/qq/qq27-responsive-guis.html#performinglongoperations 总结的非常不错。

Jason Lee的翻译： http://blog.csdn.net/jasonblog/article/details/5568589

所以本文是在此文基础上的部分翻译、理解与二次总结。总之，有删减，有补充，所以没写 '转' 字。

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一、问题的来源与分析

首先，我们要知道 “为什么Qt Gui 会停止响应？”。简明扼要的说就是：长时间的密集处理或等待阻塞了Qt的事件循环，应用程序不能响应来自窗口系统的事件请求（《C++ Gui Qt4》 P135中有描述）。   那么多长算长呢？一秒钟算长，两秒钟太长。

其次，“ 何种情形下会发生该问题？ ”。可分为两种情形：

第一，长时间按顺序执行的密集运算，全部计算结束后才能继续执行，如快速傅立叶变换。

第二，“ 触发 ”了某项操作，该操作完成后才能进行“ 下一步 ”， 所以这里描述的是异步操作，如保存文件操作，服务器等待连接、网络下载等。详细见附注（1）.

私以为两种情形并无明显的概念上的区分，本质是一样的，但两种情形有不同的处理方法，特别是第二种情形， 在Qt框架下 ，用Qt的信号和槽机制往往可以解决阻塞问题，如QTcpServer::newConnection信号通知连接的到来，QIODevice::bytesWritten()与 QIODevice::readyRead()通知文件的读写，它们都是以非阻塞的形式实现相关功能的利器。 而第一种情形，不仅所有的事件循环停止了，信号和槽也暂时被忽视。我们将针对以上两种情形寻找解决方案。

最后，我们考虑是否可以把这个造成 Qt Gui 停止响应的罪魁祸首大卸八块，即把他拆分成一个个小块，如果可以拆分，那么每块之间是依赖还是独立，如果独立那问题好办，放在不同的位置独立运作，否则，我们只能同步的执行，而最差的结果是——根本无法拆分！！

总之，考虑以上信息差异，执行不同的解决方案。

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二、解决方案

Manual event processing（人工执行事件）

保持事件循环有一种最基本的方法——让程序去处理 悬挂事件好了 ，处理完了再回来继续我的后续运算，要做到这一点，就要在我的运算代码中间加上处理事件的代码，这句代码就是 QCoreApplication::processEvents();，只要该句代码能够周期性的被执行，就能保持Qt Gui的响应。

//代码来源于上述链接所指向文章

for (int i = ; i <= sqrt(x) && isPrime; i += ) {
        label->setText(tr("Checking %1...").arg(i));
        if (x % i == )
            isPrime = false;
        QCoreApplication::processEvents();
        if (!pushButton->isChecked()) {
            label->setText(tr("Aborted"));
            return;
        } 
 
    }

部分翻译（略）——可查看 Jason Lee的翻译

该方案除了 具有Witold Wysota文中 所提到缺点之外，《C++ Gui Qt4》P135中还提到，用户可能会在应用程序还在执行某种操作时，或者关闭了主窗口，或者通过界面再次触发相同操作，这样就会产生不可预料的后果，如 一个保存文件对话框，用户单击save按钮后，程序开始磁盘文件的写入操作，该操作还未完成时，用户再次单击了关闭按钮，或者再次单击save按钮。书中给出的解决办法是将 qApp->processEvents（）替换为qApp-> processEvents（QEventLoop::ExcludeUserInputEvents）,以告诉Qt忽略鼠标事件和键盘事件。

Using a Worker Thread（使用任务线程）

翻译（略）—— Jason Lee的翻译

除了 Witold Wysota 文中所说的重新实现QThread类之外，还可以使用QObject::moveToThread(QThread *thread)函数，将

进行复杂运算的对象移入子线程中运行，前提是子线程不能够有父对象，否则无法移入子线程。示例如下：

QThread *thread = new QThread(this);
MyComputation *computation = new  MyComputation();//负责密集运算的对象
computation->moveToThread(thread);
connect(thread, SIGNAL(started()), computation ,SLOT( compute()) ); //compute()为computation的运算函数
thread->start();

需注意的是，将 computation 对象移入子线程后， 依旧不可直接调用  computation 对象 compute()函，应该调用线程对象的start()函数，发出started()信号触发 computation 对象的运算操作，否则依旧会阻塞主线程。

Waiting in a Local Event Loop（在本地事件循环中等待）

翻译（略）—— Jason Lee的翻译

注解：如文章开头所说，“等待异步事件完成”，也就是说这种方法是针对异步事件而设计的，异步事件执行过程中会不断发送信号，我们根据该信号决定程序接下来的行为，包括人工执行事件。而  Manual event processing 适用于顺序执行的操作 。

Solving a Problem Step by Step（分步骤解决问题）

翻译（略）

如前文所说，如果一个复杂操作可以拆分为独立的子操作，那么拆分应该是最好的解决办法。至于如何拆分，可以通过阅读《重构》这本书来学习。

Parallel Programming
翻译（略）

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三、总结

前面我提到过，我是用queryBatch()函数导致了Qt Gui无法响应的，最后我选择了 Using a Worker Thread这种方法。queryBatch（）是一个操作数据库的批处理函数，非常便利，但它是顺序执行的，我无法用异步方式来处理它，函数内部是不可见的，也无法人工执行事件或者拆分，最后只能使用子线程来执行它了，这就是为便利所付出的代价吧。不同情况有不同的解决方案，认清自己的问题很重要。

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四、附注

（1） “ 触发 ”了某项操作，该操作完成后才能进行“ 下一步 ”，但实际上对于“触发”这个行为本身而言，它的职责已经完成了，而

“下一步”指的是某个功能执行中的“下一步”，当然也可能是编程语境下的“ 下一步 ”，即下一条语句， 所以这里描述的是异步操作，如保存文件操作，服务器等待连接、网络下载等。

举个栗子， 创建了QTcpServer对象并调用listen() 函数监听连接，这时如果调用QTcpServer::waitForNewConnection(...)函数，就会阻塞程序的运行，直到连接到来函数才能返回，进而执行下一句。这里，listen()函数“ 触发 ”了监听行为， “ 下一步 ”与网络连接相关的动作要等连接到来后才能执行，而 QTcpServer::waitForNewConnection(...)则作为我们是否执行下一步的判断标准，只不过这里用的是阻塞的方式；对于异步操作，也可以用非阻塞的方式解决，Qt的信号和槽机制就能很好的解决，如我们可以接收newConnection()信号判断连接是否到来，而不必将程序阻塞在那。