C/C++ Qt QThread 线程组件应用
QThread库是QT中提供的跨平台多线程实现方案,使用时需要继承QThread这个基类,并重写实现内部的Run方法,由于该库是基本库,默认依赖于QtCore.dll这个基础模块,在使用时无需引入其他模块.
实现简单多线程: QThread库提供了跨平台的多线程管理方案,通常一个QThread对象管理一个线程,在使用是需要从QThread类继承并重写内部的Run方法,并在Run方法内部实现多线程代码.
#include <QCoreApplication>
#include <iostream>
#include <QThread>
class MyThread: public QThread
{
protected:
volatile bool m_to_stop;
protected:
// 线程函数必须使用Run作为开始
void run()
{
for(int x=0; !m_to_stop && (x <10); x++)
{
msleep(1000);
std::cout << objectName().toStdString() << std::endl;
}
}
public:
MyThread()
{
m_to_stop = false;
}
// 用于设置结束符号为真
void stop()
{
m_to_stop = true;
}
// 输出线程运行状态
void is_run()
{
std::cout << "Thread Running = " << isRunning() << std::endl;
}
// 输出线程完成状态(是否结束)
void is_finish()
{
std::cout << "Thread Finished = " << isFinished() << std::endl;
}
};
int main(int argc, char *argv[])
{
QCoreApplication a(argc, argv);
// 定义线程数组
MyThread thread[10];
// 设置线程对象名字
for(int x=0;x<10;x++)
{
thread[x].setObjectName(QString("thread => %1").arg(x));
}
// 批量调用run执行
for(int x=0;x<10;x++)
{
thread[x].start();
thread[x].is_run();
thread[x].isFinished();
}
// 批量调用stop关闭
for(int x=0;x<10;x++)
{
thread[x].wait();
thread[x].stop();
thread[x].is_run();
thread[x].is_finish();
}
return a.exec();
}
向线程中传递参数: 线程在执行前可以通过调用MyThread中的自定义函数,并在函数内实现参数赋值,实现线程传参操作.
#include <QCoreApplication>
#include <iostream>
#include <QThread>
class MyThread: public QThread
{
protected:
int m_begin;
int m_end;
int m_result;
void run()
{
m_result = m_begin + m_end;
}
public:
MyThread()
{
m_begin = 0;
m_end = 0;
m_result = 0;
}
// 设置参数给当前线程
void set_value(int x,int y)
{
m_begin = x;
m_end = y;
}
// 获取当前线程名
void get_object_name()
{
std::cout << "this thread name => " << objectName().toStdString() << std::endl;
}
// 获取线程返回结果
int result()
{
return m_result;
}
};
int main(int argc, char *argv[])
{
QCoreApplication a(argc, argv);
MyThread thread[3];
// 分别将不同的参数传入到线程函数内
for(int x=0; x<3; x++)
{
thread[x].set_value(1,2);
thread[x].setObjectName(QString("thread -> %1").arg(x));
thread[x].start();
}
// 等待所有线程执行结束
for(int x=0; x<3; x++)
{
thread[x].get_object_name();
thread[x].wait();
}
// 获取线程返回值并相加
int result = thread[0].result() + thread[1].result() + thread[2].result();
std::cout << "sum => " << result << std::endl;
return a.exec();
}
QMutex 互斥同步线程锁: QMutex类是基于互斥量的线程同步锁,该锁lock()锁定与unlock()解锁必须配对使用,线程锁保证线程间的互斥,利用线程锁能够保证临界资源的安全性.
- 线程锁解决的问题: 多个线程同时操作同一个全局变量,为了防止资源的无序覆盖现象,从而需要增加锁,来实现多线程抢占资源时可以有序执行.
- 临界资源(Critical Resource): 每次只允许一个线程进行访问 (读/写)的资源.
- 线程间的互斥(竞争): 多个线程在同一时刻都需要访问临界资源.
- 一般性原则: 每一个临界资源都需要一个线程锁进行保护.
#include <QCoreApplication>
#include <iostream>
#include <QThread>
#include <QMutex>
static QMutex g_mutex; // 线程锁
static QString g_store; // 定义全局变量
class Producer : public QThread
{
protected:
void run()
{
int count = 0;
while(true)
{
// 加锁
g_mutex.lock();
g_store.append(QString::number((count++) % 10));
std::cout << "Producer -> "<< g_store.toStdString() << std::endl;
// 释放锁
g_mutex.unlock();
msleep(900);
}
}
};
class Customer : public QThread
{
protected:
void run()
{
while( true )
{
g_mutex.lock();
if( g_store != "" )
{
g_store.remove(0, 1);
std::cout << "Curstomer -> "<< g_store.toStdString() << std::endl;
}
g_mutex.unlock();
msleep(1000);
}
}
};
int main(int argc, char *argv[])
{
QCoreApplication a(argc, argv);
Producer p;
Customer c;
p.setObjectName("producer");
c.setObjectName("curstomer");
p.start();
c.start();
return a.exec();
}
QMutexLocker是在QMutex基础上简化版的线程锁,QMutexLocker会保护加锁区域,并自动实现互斥量的锁定和解锁操作,可以将其理解为是智能版的QMutex锁,该锁只需要在上方代码中稍加修改即可.
#include <QMutex>
#include <QMutexLocker>
static QMutex g_mutex; // 线程锁
static QString g_store; // 定义全局变量
class Producer : public QThread
{
protected:
void run()
{
int count = 0;
while(true)
{
// 增加智能线程锁
QMutexLocker Locker(&g_mutex);
g_store.append(QString::number((count++) % 10));
std::cout << "Producer -> "<< g_store.toStdString() << std::endl;
msleep(900);
}
}
};
互斥锁存在一个问题,每次只能有一个线程获得互斥量的权限,如果在程序中有多个线程来同时读取某个变量,那么使用互斥量必须排队,效率上会大打折扣,基于QReadWriteLock读写模式进行代码段锁定,即可解决互斥锁存在的问题.
QReadWriteLock 读写同步线程锁: 该锁允许用户以同步读lockForRead()或同步写lockForWrite()两种方式实现保护资源,但只要有一个线程在以写的方式操作资源,其他线程也会等待写入操作结束后才可继续读资源.
#include <QCoreApplication>
#include <iostream>
#include <QThread>
#include <QMutex>
#include <QReadWriteLock>
static QReadWriteLock g_mutex; // 线程锁
static QString g_store; // 定义全局变量
class Producer : public QThread
{
protected:
void run()
{
int count = 0;
while(true)
{
// 以写入方式锁定资源
g_mutex.lockForWrite();
g_store.append(QString::number((count++) % 10));
// 写入后解锁资源
g_mutex.unlock();
msleep(900);
}
}
};
class Customer : public QThread
{
protected:
void run()
{
while( true )
{
// 以读取方式写入资源
g_mutex.lockForRead();
if( g_store != "" )
{
std::cout << "Curstomer -> "<< g_store.toStdString() << std::endl;
}
// 读取到后解锁资源
g_mutex.unlock();
msleep(1000);
}
}
};
int main(int argc, char *argv[])
{
QCoreApplication a(argc, argv);
Producer p1,p2;
Customer c1,c2;
p1.setObjectName("producer 1");
p2.setObjectName("producer 2");
c1.setObjectName("curstomer 1");
c2.setObjectName("curstomer 2");
p1.start();
p2.start();
c1.start();
c2.start();
return a.exec();
}
QSemaphore 基于信号线程锁: 信号量是特殊的线程锁,信号量允许N个线程同时访问临界资源,通过acquire()获取到指定资源,release()释放指定资源.
#include <QCoreApplication>
#include <iostream>
#include <QThread>
#include <QSemaphore>
const int SIZE = 5;
unsigned char g_buff[SIZE] = {0};
QSemaphore g_sem_free(SIZE); // 5个可生产资源
QSemaphore g_sem_used(0); // 0个可消费资源
// 生产者生产产品
class Producer : public QThread
{
protected:
void run()
{
while( true )
{
int value = qrand() % 256;
// 若无法获得可生产资源，阻塞在这里
g_sem_free.acquire();
for(int i=0; i<SIZE; i++)
{
if( !g_buff[i] )
{
g_buff[i] = value;
std::cout << objectName().toStdString() << " --> " << value << std::endl;
break;
}
}
// 可消费资源数+1
g_sem_used.release();
sleep(2);
}
}
};
// 消费者消费产品
class Customer : public QThread
{
protected:
void run()
{
while( true )
{
// 若无法获得可消费资源，阻塞在这里
g_sem_used.acquire();
for(int i=0; i<SIZE; i++)
{
if( g_buff[i] )
{
int value = g_buff[i];
g_buff[i] = 0;
std::cout << objectName().toStdString() << " --> " << value << std::endl;
break;
}
}
// 可生产资源数+1
g_sem_free.release();
sleep(1);
}
}
};
int main(int argc, char *argv[])
{
QCoreApplication a(argc, argv);
Producer p1;
Customer c1;
p1.setObjectName("producer");
c1.setObjectName("curstomer");
p1.start();
c1.start();
return a.exec();
}