周末天冷,索性把电脑抱到床上上网,这几天看了 dbzhang800 博客关于 Qt 事件循环的几篇 Blog,发现自己对 Qt 的事件循环有不少误解。从来只看到现象,这次借 dbzhang800 的博客,就代码论事,因此了解到一些 Qt 深层的实现,虽然是在 Qt 庞大的构架里只算的是冰山的一角,确让人颇为收益。

从 dbzhang800 的博客中转载两篇关于事件循环的文章,放在一起,写作备忘。

再次提到的一点是:事件循环和线程没有必然关系。 QThread 的 run() 方法始终是在一个单独线程执行的,但只有在 run() 方法中使用了 exec() 才真正开启了一个单独的事件循环。

顺便一提,模态对话框和事件循环也没有必然关系,可以转读这篇文章 QDialog 模态对话框与事件循环

以下内容转载自 dbzhang800 的博客:

「QThread 的使用方法」                                                                                                      
          原文地址:http://hi.baidu.com/cyclone/blog/item/5fac3bc7ab1b90d1d10060f2.html

「QThread 使用探讨」                                                                                                          
          原文地址:http://hi.baidu.com/cyclone/blog/item/a33794ee00acba262cf53442.html

QThread 的使用方法

起源

昨天不小心看到Qt开发人员( Bradley T. Hughes)Blog中的一片文章 you are-doing-it-wrong 。 结果看得头昏脑胀:好歹也自学了近1年的Qt,也一直很小心、很认真地阅读Qt和manual和例子等资料,却被突然告知,QThread的正确使用方法是一种自己从没见过,而且Qt manual、example、书籍中都没有提到过的一种方法。到底怎么了...

莫非manual、exmaple以及资料中的介绍都是错的??

认真看看其他的人的评论,总算理清了一点头绪。所有事情源于 QThread 的事件循环!

QThread 的两种使用方法

1. 不使用事件循环。这是官方的 Manual 、example 以及相关书籍中都介绍的一种的方法。

a. 子类化 QThread

b. 重载 run 函数,run函数内有一个 while 或 for 的死循环

c. 设置一个标记为来控制死循环的退出。

2. 使用事件循环。(博客 you are-doing-it-wrong 批驳的就是这种情况下的 一种用法。)

a. 子类化 QThread,

b. 重载 run 使其调用 QThread::exec()

c. 并为该类定义信号和槽,这样一来,由于槽函数并不会在新开的 thread 运行,很多人为了解决这个问题在构造函数中调用 moveToThread(this)
而争论和不解正是这样的一条语句造成的。
Bradley T. Hughes 给出说明是: QThread 应该被看做是操作系统线程的接口或控制点,而不应该包含需要在新线程中运行的代码。需要运行的代码应该放到一个QObject的子类中,然后将该子类的对象moveToThread到新线程中。

另外

在Qt4.3(包括)之前,run 是虚函数,必须子类化QThread来实现run函数。
而从Qt4.4开始,qthreads-no-longer-abstract    ,run 默认调用 QThread::exec() 。这样一来不需要子类化 QThread 了,只需要子类化一个 QObject 就够了,这正是被 Bradley T. Hughes推荐的方法。

终于看懂了,但不管怎么说,都应该是 QThread 当初的设计导致的这种问题,而所有文档和例子中都没有提到该如何使用Qthread 进一步加剧了对QThread的这种误用。

QThread 使用探讨

QThread 似乎是很难的一个东西,特别是信号和槽,有非常多的人(尽管使用者本人往往不知道)在用不恰当(甚至错误)的方式在使用 QThread,随便用google一搜,就能搜出大量结果出来。无怪乎Qt的开发人员 Bradley T. Hughes 声嘶力竭地喊you are-doing-it-wrong。

和众多用户一样,初次看到这个时,感到 Bradley T. Hughes有 些莫名奇妙,小题大作。尽管不舒服,当时还是整理过一篇博客QThread 的使用方法

时间过去3个月,尽管依然没怎么用thread;但今天csdn论坛中有人问到这个问题,想想还是尽我所能整理一下吧。提升自己,方便他人,何乐而不为呢?

QThread东西还是比较多的,而且我对底层对象了解有限,仅就一点进行展开(或许是大家最关心的一点):QThread中的slots在那个线程中执行?

QThread::run

run 函数是做什么用的?Manual中说的清楚:

  • run 对于线程的作用相当于main函数对于应用程序。它是线程的入口,run的开始和结束意味着线程的开始和结束。

原文如下(这段话我们称为定理一吧):

  • The run() implementation is for a thread what the main() entry point is for the application. All code executed in a call stack that starts in the run() function is executed by the new thread, and the thread finishes when the function returns.

这么短的文字一眼就看完了,可是,这是什么意思呢?又能说明什么问题呢?看段简单代码:

class Thread:public QThread
{
Q_OBJECT
public:
Thread(QObject* parent=0):QThread(parent){}
public slots:
void slot() { ... }
signals:
void sig();
protected:
void run() { ...}
};
int main(int argc, char** argv)
{
...
Thread thread;
...
}

对照前面的定理,run函数中的代码时确定无疑要在次线程中运行的,那么其他的呢?比如 slot 是在次线程还是主线程中运行?

你想说主线程,但又心有不甘,对么?

QObject::connect

涉及信号槽,我们就躲不过 connect 函数,只是这个函数大家太熟悉。我不好意思再用一堆废话来描述它,但不说又不行,那么折中一下,只看它的最后一个参数吧(为了简单起见,只看它最常用的3个值)

下面的列表,我们暂称为定理二:

  • 自动连接(Auto Connection)

    • 这是默认设置
    • 如果信号在接收者所依附的线程内发射,则等同于直接连接
    • 如果发射信号的线程和接受者所依附的线程不同,则等同于队列连接
    • 也就是这说,只存在下面两种情况
  • 直接连接(Direct Connection)
    • 当信号发射时,槽函数将直接被调用。
    • 无论槽函数所属对象在哪个线程,槽函数都在发射信号的线程内执行。
  • 队列连接(Queued Connection)
    • 当控制权回到接受者所依附线程的事件循环时,槽函数被调用。
    • 槽函数在接收者所依附线程执行。

同前面一样,这些文字大家都能看懂。但含义呢?

不妨继续拿前面的例子来看,slot 函数是在主线程还是次线程中执行呢?

定理二强调两个概念:发送信号的线程 和 接收者所依附的线程。而 slot 函数属于我们在main中创建的对象 thread,即thread依附于主线程

  • 队列连接告诉我们:槽函数在接受者所依附线程执行。即 slot 将在主线程执行
  • 直接连接告诉我们:槽函数在发送信号的线程执行。信号在那个线程发送呢??不定!
  • 自动连接告诉我们:二者不同,等同于队列连接。即 slot 在主线程执行

太绕了?不是么(要彻底理解这几句话,你可能需要看Qt meta-object系统和Qt event系统)

怎么办呢?

如果上两节看不懂,就记住下面的话吧(自己总结的,用词上估计会不太准确)。

  • QThread 是用来管理线程的,它所依附的线程和它管理的线程并不是同一个东西
  • QThread 所依附的线程,就是执行 QThread t(0) 或 QThread * t=new QThread(0) 的线程。也就是咱们这儿的主线程
  • QThread 管理的线程,就是 run 启动的线程。也就是次线程
  • 因为QThread的对象依附在主线程中,所以他的slot函数会在主线程中执行,而不是次线程。除非:
    • QThread 对象依附到次线程中(通过movetoThread)
    • slot 和信号是直接连接,且信号在次线程中发射
  • 但上两种解决方法都不好,因为QThread不是这么用的(Bradley T. Hughes)

好了,不再添加更多文字了,看代码,估计咱们都会轻松点

主线程(信号)QThread(槽)

这是 Qt Manual 和 例子中普遍采用的方法。 但由于manual没说槽函数是在主线程执行的,所以不少人都认为它应该是在次线程执行了。

  • 定义一个 Dummy 类,用来发信号
  • 定义一个 Thread 类,用来接收信号
    • 重载 run 函数,目的是打印 threadid
/*!
* \file main.cpp
*
* Copyright (C) 2010, dbzhang800
* All rights reserved.
*
*/
#include <QtCore/QCoreApplication>
#include <QtCore/QObject>
#include <QtCore/QThread>
#include <QtCore/QDebug>
class Dummy:public QObject
{
Q_OBJECT
public:
Dummy(){}
public slots:
void emitsig()
{
emit sig();
}
signals:
void sig();
}; class Thread:public QThread
{
Q_OBJECT
public:
Thread(QObject* parent=0):QThread(parent)
{
//moveToThread(this);
}
public slots:
void slot_main()
{
qDebug()<<"from thread slot_main:" <<currentThreadId();
}
protected:
void run()
{
qDebug()<<"thread thread:"<<currentThreadId();
exec();
}
}; #include "main.moc" int main(int argc, char *argv[])
{
  QCoreApplication a(argc, argv);
qDebug()<<"main thread:"<<QThread::currentThreadId();
Thread thread;
Dummy dummy;
QObject::connect(&dummy, SIGNAL(sig()), &thread, SLOT(slot_main()));
thread.start();
dummy.emitsig();
return a.exec();
}

然后看到结果(具体值每次都变,但结论不变)

main thread: 0x1a40 from thread slot_main: 0x1a40 thread thread: 0x1a48

看到了吧,槽函数的线程和主线程是一样的!

如果你看过Qt自带的例子,你会发现 QThread 中 slot 和 run 函数共同操作的对象,都会用QMutex锁住。为什么?

因为slot和run处于不同线程,需要线程间的同步!

如果想让槽函数slot在次线程运行(比如它执行耗时的操作,会让主线程死掉),怎么解决呢?

  • 注意:dummy信号是在主线程发射的, 接收者 thread 也在主线程中。
  • 参考我们前面的结论,很容易想到:
    • 将 thread 依附的线程改为次线程不就行了?
    • 这也是代码中注释掉的 moveToThread(this)所做的,去掉注释,你会发现slot在次线程中运行
main thread: 0x13c0
thread thread: 0x1de0
from thread slot_main: 0x1de0

这可以工作,但这是 Bradley T. Hughes 强烈批判的用法。推荐的方法后面会给出。

run中信号与QThread中槽

  • 定义一个 Dummy 类,在run中发射它的信号

    • 也可以在run中发射 Thread 类中的信号,而不是Dummy(效果完全一样)
  • QThread 定义槽函数,重载run函数
/*!
* \file main.cpp
*
* Copyright (C) 2010, dbzhang800
* All rights reserved.
*
*/
#include <QtCore/QCoreApplication>
#include <QtCore/QObject>
#include <QtCore/QThread>
#include <QtCore/QDebug> class Dummy:public QObject
{
Q_OBJECT
public:
Dummy(QObject* parent=0):QObject(parent){}
public slots:
void emitsig()
{
emit sig();
}
signals:
void sig();
}; class Thread:public QThread
{
Q_OBJECT
public:
Thread(QObject* parent=0):QThread(parent)
{
//moveToThread(this);
}
public slots:
void slot_thread()
{
qDebug()<<"from thread slot_thread:" <<currentThreadId();
}
signals:
void sig();
protected:
void run()
{
qDebug()<<"thread thread:"<<currentThreadId();
Dummy dummy;
connect(&dummy, SIGNAL(sig()), this, SLOT(slot_thread()));
dummy.emitsig();
exec();
}
}; #include "main.moc" int main(int argc, char *argv[])
{
QCoreApplication a(argc, argv);
qDebug()<<"main thread:"<<QThread::currentThreadId();
Thread thread;
thread.start();
return a.exec();
}

想看结果么?

main thread: 0x15c0
thread thread: 0x1750
from thread slot_thread: 0x15c0
  • 其实没悬念,肯定是主线程

    • thread 对象本身在主线程。所以它的槽也在要在主线程执行

如何解决呢?

  • (方法一)前面提了 moveToThread,这儿可以用,而且可以解决问题。当同样,是被批判的对象。
  • (方法二)注意哦,这儿我们的信号时次线程发出的,对比connect连接方式,会发现:
    • 采用直接连接,槽函数将在次线程(信号发出的线程)执行
    • 这个方法不太好,因为你需要处理slot和它的对象所在线程的同步。需要 QMutex 一类的东西

推荐的方法

千呼万唤始出来。

其实,这个方法太简单,太好用了。定义一个普通的QObject派生类,然后将其对象move到QThread中。使用信号和槽时根本不用考虑多线程的存在。也不用使用QMutex来进行同步,Qt的事件循环会自己自动处理好这个。

/*!
* \file main.cpp
*
* Copyright (C) 2010, dbzhang800
* All rights reserved.
*
*/
#include <QtCore/QCoreApplication>
#include <QtCore/QObject>
#include <QtCore/QThread>
#include <QtCore/QDebug> class Dummy:public QObject
{
Q_OBJECT
public:
Dummy(QObject* parent=0):QObject(parent) {}
public slots:
void emitsig()
{
emit sig();
}
signals:
void sig();
}; class Object:public QObject
{
Q_OBJECT
public:
Object(){}
public slots:
void slot()
{
qDebug()<<"from thread slot:" <<QThread::currentThreadId();
}
}; #include "main.moc" int main(int argc, char *argv[])
{
QCoreApplication a(argc, argv);
qDebug()<<"main thread:"<<QThread::currentThreadId();
QThread thread;
Object obj;
Dummy dummy;
obj.moveToThread(&thread);
QObject::connect(&dummy, SIGNAL(sig()), &obj, SLOT(slot()));
thread.start();
dummy.emitsig();
return a.exec();
}

结果:恩,slot确实不在主线程中运行(这么简单不值得欢呼么?)

main thread: 0x1a5c
from thread slot: 0x186c

其他

  • 本文只考虑了使用事件循环的情况,也有可能run中没有事件循环。这时信号与槽会与本文有点差别。比如run中使用connect时,队列连接就受限制了。其实只要理解了前面这些,没有事件循环的情况很容易就想通了。

参看

  • http://labs.qt.nokia.com/blogs/2010/06/17/youre-doing-it-wrong/
  • http://labs.qt.nokia.com/blogs/2010/06/17/youre-doing-it-wrong/
  • http://labs.qt.nokia.com/blogs/2006/12/04/threading-without-the-headache/
  • http://labs.qt.nokia.com/blogs/2007/07/05/qthreads-no-longer-abstract/
  • http://gitorious.org/qthreadhowto/qthreadhowto/trees/master
  • http://blog.exys.org/entries/2010/QThread_affinity.html
  • http://thesmithfam.org/blog/2010/02/07/talking-to-qt-threads/
  • http://doc.qt.nokia.com/4.7/threads-starting.html
  • http://doc.qt.nokia.com/4.7/threads-qobject.html
  • http://doc.qt.nokia.com/4.7/qthread.html

http://blog.csdn.net/lynfam/article/details/7081757

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