解析 QT 多线程程序详细设计 上篇

QT 多线程程序详细设计是本文要介绍 的内容，关于多线程的操作，已经介绍了不少，字啊我们学习过程中也很频繁的去接触它，那么先来看内容吧。

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

QReadLocker与QWriteLocker 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_OBJECTprotected:     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***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, QSemaphore, QWaitCondition 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();    // ...  
} 

QSemaphore 是QMutex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;  
} 

小结：QT 多线程程序详细设计 的内容介绍完了，想要了解耕读内容，请参考 解析 QT 多线程程序之可重入与线程安全 中篇，希望本文读你有帮助！