Qt之QThread

简述

QThread类提供了与系统无关的线程。

QThread代表在程序中一个单独的线程控制。线程在run()中开始执行，默认情况下，run()通过调用exec()启动事件循环并在线程里运行一个Qt的事件循环。

• 简述
• 详细描述
• 线程管理
• 使用方式
  • worker-object
  • 子类化QThread
  • 耗时操作

详细描述

当线程started()和finished()时，QThread会通过一个信号通知你，可以使用isFinished()和isRunning()来查询线程的状态。

你可以通过调用exit()或quit()来停止线程。在极端情况下，可能要强行terminate()一个执行线程。但是，这样做很危险，下面会详细说明。

从Qt4.8起，可以释放运行刚刚结束的线程对象，通过连接finished()信号到QObject::deleteLater()槽。
使用wait()来阻塞调用的线程，直到其它线程执行完毕（或者直到指定的时间过去）。

QThread还提供了静态的、平台独立的休眠函数：sleep()、msleep()、usleep()，允许秒，毫秒和微秒来区分，这些函数在Qt5.0中被设为public。

注意：一般情况下，wait()和sleep()函数应该不需要，因为Qt是一个事件驱动型框架。考虑监听finished()信号来取代wait()，使用QTimer来取代sleep()。

静态函数currentThreadId()和currentThread()返回标识当前正在执行的线程。前者返回该线程平台特定的ID，后者返回一个线程指针。

要设置线程的名称，可以在启动线程之前调用setObjectName()。如果不调用setObjectName()，线程的名称将是线程对象的运行时类型（QThread子类的类名）。

线程管理

可以将常用的接口按照功能进行以下分类：

• 线程启动

  • void start(Priority priority = InheritPriority) [slot]
    调用后会执行run()函数，但在run()函数执行前会发射信号started()，操作系统将根据优先级参数调度线程。如果线程已经在运行，那么这个函数什么也不做。优先级参数的效果取决于操作系统的调度策略。特别是那些不支持线程优先级的系统优先级将会被忽略（例如在Linux中，更多细节请参考http://linux.die.net/man/2/sched_setscheduler）。

• 线程执行

  • int exec() [protected]
    进入事件循环并等待直到调用exit()，返回值是通过调用exit()来获得，如果调用成功则范围0。

  • void run() [virtual protected]
    线程的起点，在调用start()之后，新创建的线程就会调用这个函数，默认实现调用exec()，大多数需要重新实现这个函数，便于管理自己的线程。该方法返回时，该线程的执行将结束。

• 线程退出

  • void quit() [slot]
    告诉线程事件循环退出，返回0表示成功，相当于调用了QThread::exit(0)。

  • void exit(int returnCode = 0)
    告诉线程事件循环退出。
    调用这个函数后，线程离开事件循环后返回，QEventLoop::exec()返回returnCode，按照惯例，0表示成功；任何非0值表示失败。

  • void terminate() [slot]
    终止线程，线程可能会立即被终止也可能不会，这取决于操作系统的调度策略，使用terminate()之后再使用QThread::wait()，以确保万无一失。当线程被终止后，所有等待中的线程将会被唤醒。
    警告：此函数比较危险，不鼓励使用。线程可以在代码执行的任何点被终止。线程可能在更新数据时被终止，从而没有机会来清理自己，解锁等等。。。总之，只有在绝对必要时使用此函数。

  • void requestInterruption()
    请求线程的中断。该请求是咨询意见并且取决于线程上运行的代码，来决定是否及如何执行这样的请求。此函数不停止线程上运行的任何事件循环，并且在任何情况下都不会终止它。

• 线程等待

  • void msleep(unsigned long msecs) [static]
    强制当前线程睡眠msecs毫秒

  • void sleep(unsigned long secs) [static]
    强制当前线程睡眠secs秒

  • void usleep(unsigned long usecs) [static]
    强制当前线程睡眠usecs微秒

  • bool wait(unsigned long time = ULONG_MAX)
    线程将会被阻塞，等待time毫秒。和sleep不同的是，如果线程退出，wait会返回。

• 线程状态

  • bool isFinished() const
    线程是否结束

  • bool isRunning() const
    线程是否正在运行

• bool isInterruptionRequested() const
  如果线程上的任务运行应该停止，返回true。可以使用requestInterruption()请求中断。
  此函数可用于使长时间运行的任务干净地中断。从不检查或作用于该函数返回值是安全的，但是建议在长时间运行的函数中经常这样做。注意：不要过于频繁调用，以保持较低的开销。

void long_task() {
     forever {
        if ( QThread::currentThread()->isInterruptionRequested() ) {
            return;
        }
    }
}

• 线程优先级

  • void setPriority(Priority priority)
    设置正在运行线程的优先级。如果线程没有运行，此函数不执行任何操作并立即返回。使用的start()来启动一个线程具有特定的优先级。优先级参数可以是QThread::Priority枚举除InheritPriortyd的任何值。

枚举QThread::Priority：

常量	值	描述
QThread::IdlePriority	0	没有其它线程运行时才调度
QThread::LowestPriority	1	比LowPriority调度频率低
QThread::LowPriority	2	比NormalPriority调度频率低
QThread::NormalPriority	3	操作系统的默认优先级
QThread::HighPriority	4	比NormalPriority调度频繁
QThread::HighestPriority	5	比HighPriority调度频繁
QThread::TimeCriticalPriority	6	尽可能频繁的调度
QThread::InheritPriority	7	使用和创建线程同样的优先级. 这是默认值

使用方式

worker-object

可以使用worker-object通过QObject::moveToThread将它们移动到线程中。

class Worker : public QObject
{
    Q_OBJECT

public slots:
    void doWork(const QString &parameter) {
        QString result;
        // 这里是昂贵的或阻塞的操作
        emit resultReady(result);
    }

signals:
    void resultReady(const QString &result);
};

class Controller : public QObject
{
    Q_OBJECT
    QThread workerThread;
public:
    Controller() {
        Worker *worker = new Worker;
        worker->moveToThread(&workerThread);
        connect(&workerThread, &QThread::finished, worker, &QObject::deleteLater);
        connect(this, &Controller::operate, worker, &Worker::doWork);
        connect(worker, &Worker::resultReady, this, &Controller::handleResults);
        workerThread.start();
    }
    ~Controller() {
        workerThread.quit();
        workerThread.wait();
    }
public slots:
    void handleResults(const QString &);
signals:
    void operate(const QString &);
};

Worker槽中的代码将在一个单独的线程中执行，然而，可以自由地将Worker的槽函数连接到任何信号（来自任何对象、在任何线程中），在不同的线程里连接信号和槽也是安全的，这要归功于一个名为Qt::QueuedConnection的连接机制。

子类化QThread

另一种使代码运行在一个单独的线程中的方法，是子类化QThread中并重新实现的run()函数。

class WorkerThread : public QThread
{
    Q_OBJECT
    void run() Q_DECL_OVERRIDE {
        QString result;
        // 这里是昂贵的或阻塞的操作
        emit resultReady(result);
    }
signals:
    void resultReady(const QString &s);
};

void MyObject::startWorkInAThread()
{
    WorkerThread *workerThread = new WorkerThread(this);
    connect(workerThread, &WorkerThread::resultReady, this, &MyObject::handleResults);
    connect(workerThread, &WorkerThread::finished, workerThread, &QObject::deleteLater);
    workerThread->start();
}

上面的示例，在run()函数返回后线程就会退出，在线程中将不会有任何的事件循环运行，除非调用exec()。

重要的是要记住，一个线程实例位于实例化它的旧线程中，而非调用run()的新线程中，这意味着所有线程的queued slots将在旧线程中执行。因此，如果要在新线程调用槽函数必须使用worker-object方法，新的槽函数不应直接在子类化QThread中来实现。

当子类化QThread时，谨记构造函数在旧线程中执行，然而run()在新线程中执行。如果一个成员变量的访问来自两个函数，然后从两个不同的线程访问变量，需要检查这样做是否安全。

注意：用在不同的线程中的对象进行交互时必须小心。详见同步线程（Synchronizing Threads）。

耗时操作

• requestInterruption()
• isInterruptionRequested()

请参考：Qt之模型/视图（自定义进度条）