QT中的多線程（一）

QT中的多線程（一） 2010-05-20 17:35

這篇文章和以下的一篇文章 QT中的多線程（二）皆為轉載文章，文章轉自： http://www.cppblog.com/yuanyajie/archive/2007/08/22/30599.html 十分感謝原文作者，幫我解決了近幾日的疑惑，對于QT的線程間的通信有了進一步了解，在這裡向他緻以我崇高的敬意。 QT通過三種形式提供了對線程的支援。它們分别是，一、 平台無關 的線程類，二、 線程安全的事件投遞，三、 跨線程的信号-槽連接配接。這使得開發輕巧的多線程Qt程式更為容易， 并能充分利用多處理器機器的優勢。多線程程式設計也是一個有用的模式，它用于解決執行較長時間的操作而不至于使用者界面失去響應。在Qt的早期版本中，在建構庫 時有不選擇線程支援的選項，從4.0開始，線程總是有效的。 線 程類 Qt 包含下面一些線程相關的類： QThread 提供了開始一個新線程的方法 QThreadStorage 提供逐線程資料存儲 QMutex  提供互相排斥的鎖，或互斥量 QMutexLocker 是一個便利類，它可以自動對 QMutex加鎖與解鎖 QReadWriterLock 提供了一個可以同時讀操作的鎖 QReadLocker與 QWriteLocker 是便利類，它自動對 QReadWriteLock加鎖與解鎖 QSemaphore 提供了一個整型信号量，是互斥量的泛化 QWaitCondition 提供了一種方法，使得線程可以在被另外線程喚醒之前一直休眠。 建立一個線程 為建立一個線程，子類化QThread并且重寫它的 run()函數，例如： class MyThread : public QThread { Q_OBJECT  protected: void run(); };  void MyThread::run() { ... } 之後，建立這個線程對象的執行個體，調用 QThread::start()。于是，在run()裡出現的代碼将會在另外線程中被執行。 注 意：QCoreApplication::exec()必 須總是在主線程(執行main()的那個線程)中被調用，不能從一個QThread中調用。在GUI程式中，主線程也被稱為GUI線程，因為它是唯一一個 允許執行GUI相關操作的線程。另外，你必須在建立一個QThread之前建立QApplication(or QCoreApplication)對象。 線程同步 QMutex, QReadWriteLock, QSemaphore,  QWaitCondition 提供了線程同步的手段。使用線程的主要想法是希望它們可以盡可能并發執行，而一些關鍵點上線程之間需要停止或等待。例如，假如兩個線程試圖同時通路同一個 全局變量，結果可能不如所願。 QMutex  提供互相排斥的鎖，或互斥量。在一個時刻至多一個線程擁有mutex,假如一個線程試圖通路已經被鎖定的mutex,那麼它将休眠，直到擁有mutex的 線程對此mutex解鎖。Mutexes常用來保護共享資料通路。 QReadWriterLock 與QMutex相似，除了它對 "read","write"通路進行差別對待。它使得多個讀者可以共時通路資料。使用QReadWriteLock而不是QMutex，可以使得多線程 程式更具有并發性。 QReadWriteLock lock; void ReaderThread::run() { // ... lock.lockForRead(); read_file(); lock.unlock(); //...  }  void WriterThread::run() {   // ...      lock.lockForWrite(); write_file(); lock.unlock();    // ...  } QSemaphore 是QMutex的一般化，它可以保護一定數量的相同資源，與此相對，一個 mutex隻保護一個資源。下面例子中，使用QSemaphore來 控制對環狀緩沖的通路，此緩沖區被生産者線程和消費者線程共享。生産者不斷向緩沖寫入資料直到緩沖末端，再從頭開始。消費者從緩沖不斷讀取資料。信号量比 互斥量有更好的并發性，假如我們用互斥量來控制對緩沖的通路，那麼生産者，消費者不能同時通路緩沖。然而，我們知道在同一時刻，不同線程通路緩沖的不同部 分并沒有什麼危害。  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 允許線程在某些情況發生時喚醒另外的線程。一個或多個線程可以阻塞等待一QWaitCondition ,用wakeOne()或wakeAll()設定一個條件。wakeOne()随機喚醒一個，wakeAll()喚醒所有。 下面的例子中，生産者首先必須檢查緩沖是否已滿(numUsedBytes==BufferSize)，如果是，線程停下來等待 bufferNotFull條件。如果不是，在緩沖中生産資料，增加numUsedBytes,激活條件 bufferNotEmpty。使用mutex來保護對numUsedBytes的通路。另外，QWaitCondition::wait()接收一個mutex作為參數，這個mutex應該被調用 線程初始化為鎖定狀态。線上程進入休眠狀态之前，mutex會被解鎖。而當線程被喚醒時，mutex會處于鎖定狀态,而且，從鎖定狀态到等待狀态的轉換是 原子操作，這阻止了競争條件的産生。當程式開始運作時，隻有生産者可以工作。消費者被阻塞等待bufferNotEmpty條件，一旦生産者在緩沖中放入 一個位元組，bufferNotEmpty條件被激發，消費者線程于是被喚醒。  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; }