Qt 中的多线程 

QT通过三种形式提供了对线程的支持。它们分别是,一、平台无关的线程类,二、线程安全的事件投递,三、跨线程的信号-槽连接。这使得开发轻巧的多线程Qt程序更为容易,并能充分利用多处理器机器的优势。多线程编程也是一个有用的模式,它用于解决执行较长时间的操作而不至于用户界面失去响应。在Qt的早期版本中,在构建库时有不选择线程支持的选项,从4.0开始,线程总是有效的。

线程类

Qt 包含下面一些线程相关的类:
QThread 提供了开始一个新线程的方法
QThreadStorage 提供逐线程数据存储
QMutex  提供相互排斥的锁,或互斥量
QMutexLocker 是一个便利类,它可以自动对QMutex加锁与解锁
QReadWriterLock 提供了一个可以同时读操作的锁
QReadLockerQWriteLocker 是便利类,它自动对QReadWriteLock加锁与解锁
QSemaphore 提供了一个整型信号量,是互斥量的泛化
QWaitCondition 提供了一种方法,使得线程可以在被另外线程唤醒之前一直休眠。

创建一个线程

为创建一个线程,子类化QThread并且重写它的run()函数,例如:
class MyThread : public QThread
 {
     Q_OBJECT

 protected:
     void run();
 };

 void MyThread::run()
 {
     ...
 }
之后,创建这个线程对象的实例,调用QThread::start()。于是,在run()里出现的代码将会在另外线程中被执行。
注意:QCoreApplication::exec()必须总是在主线程(执行main()的那个线程)中被调用,不能从一个QThread中调用。在GUI程序中,主线程也被称为GUI线程,因为它是唯一一个允许执行GUI相关操作的线程。另外,你必须在创建一个QThread之前创建QApplication(or QCoreApplication)对象。

线程同步

QMutex, QReadWriteLock, QSemaphoreQWaitCondition 提供了线程同步的手段。使用线程的主要想法是希望它们可以尽可能并发执行,而一些关键点上线程之间需要停止或等待。例如,假如两个线程试图同时访问同一个全局变量,结果可能不如所愿。
QMutex  提供相互排斥的锁,或互斥量。在一个时刻至多一个线程拥有mutex,假如一个线程试图访问已经被锁定的mutex,那么它将休眠,直到拥有mutex的线程对此mutex解锁。Mutexes常用来保护共享数据访问。
 QReadWriterLock 与QMutex相似,除了它对 "read","write"访问进行区别对待。它使得多个读者可以共时访问数据。使用QReadWriteLock而不是QMutex,可以使得多线程程序更具有并发性。

 QReadWriteLock lock;
 void ReaderThread::run()
 {
    // ...
     lock.lockForRead();
     read_file();
     lock.unlock();
     //...
 }

 void WriterThread::run()
 {
    // ...
     lock.lockForWrite();
     write_file();
     lock.unlock();
    // ...
 }

QSemaphoreQMutex的一般化,它可以保护一定数量的相同资源,与此相对,一个mutex只保护一个资源。下面例子中,使用QSemaphore来控制对环状缓冲的访问,此缓冲区被生产者线程和消费者线程共享。生产者不断向缓冲写入数据直到缓冲末端,再从头开始。消费者从缓冲不断读取数据。信号量比互斥量有更好的并发性,假如我们用互斥量来控制对缓冲的访问,那么生产者,消费者不能同时访问缓冲。然而,我们知道在同一时刻,不同线程访问缓冲的不同部分并没有什么危害。

 const int DataSize = 100000;
 const int BufferSize = 8192;
 char buffer[BufferSize];

 QSemaphore freeBytes(BufferSize);
 QSemaphore usedBytes;

 class Producer : public QThread
 {
 public:
     void run();
 };

 void Producer::run()
 {
     qsrand(QTime(0,0,0).secsTo(QTime::currentTime()));
     for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {
         freeBytes.acquire();
         buffer[i % BufferSize] = "ACGT"[(int)qrand() % 4];
         usedBytes.release();
     }
 }

 class Consumer : public QThread
 {
 public:
     void run();
 };

 void Consumer::run()
 {
     for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {
         usedBytes.acquire();
         fprintf(stderr, "%c", buffer[i % BufferSize]);
         freeBytes.release();
     }
     fprintf(stderr, "\n");
 }

 int main(int argc, char *argv[])
 {
     QCoreApplication app(argc, argv);
     Producer producer;
     Consumer consumer;
     producer.start();
     consumer.start();
     producer.wait();
     consumer.wait();
     return 0;
 }
QWaitCondition 允许线程在某些情况发生时唤醒另外的线程。一个或多个线程可以阻塞等待一QWaitCondition ,用wakeOne()或wakeAll()设置一个条件。wakeOne()随机唤醒一个,wakeAll()唤醒所有。

下面的例子中,生产者首先必须检查缓冲是否已满(numUsedBytes==BufferSize),如果是,线程停下来等待bufferNotFull条件。如果不是,在缓冲中生产数据,增加numUsedBytes,激活条件 bufferNotEmpty。使用mutex来保护对numUsedBytes的访问。另外,QWaitCondition::wait()接收一个mutex作为参数,这个mutex应该被调用线程初始化为锁定状态。在线程进入休眠状态之前,mutex会被解锁。而当线程被唤醒时,mutex会处于锁定状态,而且,从锁定状态到等待状态的转换是原子操作,这阻止了竞争条件的产生。当程序开始运行时,只有生产者可以工作。消费者被阻塞等待bufferNotEmpty条件,一旦生产者在缓冲中放入一个字节,bufferNotEmpty条件被激发,消费者线程于是被唤醒。

 const int DataSize = 100000;
 const int BufferSize = 8192;
 char buffer[BufferSize];

 QWaitCondition bufferNotEmpty;
 QWaitCondition bufferNotFull;
 QMutex mutex;
 int numUsedBytes = 0;

 class Producer : public QThread
 {
 public:
     void run();
 };

 void Producer::run()
 {
     qsrand(QTime(0,0,0).secsTo(QTime::currentTime()));

     for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {
         mutex.lock();
         if (numUsedBytes == BufferSize)
             bufferNotFull.wait(&mutex);
         mutex.unlock();

         buffer[i % BufferSize] = "ACGT"[(int)qrand() % 4];

         mutex.lock();
         ++numUsedBytes;
         bufferNotEmpty.wakeAll();
         mutex.unlock();
     }
 }

 class Consumer : public QThread
 {
 public:
     void run();
 };

 void Consumer::run()
 {
     for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {
         mutex.lock();
         if (numUsedBytes == 0)
             bufferNotEmpty.wait(&mutex);
         mutex.unlock();

         fprintf(stderr, "%c", buffer[i % BufferSize]);

         mutex.lock();
         --numUsedBytes;
         bufferNotFull.wakeAll();
         mutex.unlock();
     }
     fprintf(stderr, "\n");
 }

 int main(int argc, char *argv[])
 {
     QCoreApplication app(argc, argv);
     Producer producer;
     Consumer consumer;
     producer.start();
     consumer.start();
     producer.wait();
     consumer.wait();
     return 0;
 }

posted on 2007-08-22 16:48 清源游民 阅读(12079) 评论(1)  编辑 收藏 引用 所属分类: Qt

FeedBack:
# re: Qt 中的多线程(一)
2010-12-05 20:29 | kangtian0
比较了一下,我觉得这个比你的对。
QWaitCondition

http://hi.baidu.com/armlinuxhouse/blog/item/d73b59da2b22382533fa1c04.html  回复  更多评论
  

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