Qt多线程学习：创建多线程

【为什么要用多线程？】

传统的图形用户界面应用程序都只有一个执行线程，并且一次只执行一个操作。如果用户从用户界面中调用一个比较耗时的操作，当该操作正在执行时，用户界面通常会冻结而不再响应。这个问题可以用事件处理和多线程来解决。

【Linux有线程的概念吗？】

传统的UNIX系统也支持线程的概念，但一个进程里只允许有一个线程，这样多线程就是多进程。Linux下的Posix线程（pthreads）是一种轻量级的进程的移植性实现，线程的调度由内核完成，每个线程都有自己的编号。如果使用线程，总体消耗的系统资源较少，线程间通信也比较容易，在工程中推荐使用线程。

【使用多线程有什么好处？】

提高应用程序的响应速度。这对于开发图形界面程序尤其重要，当一个操作耗时很长时（比如大批量I/O或大量矩阵变换等CPU密集操作），整个系统都会等待这个操作，程序就不能响应键盘、鼠标、菜单等操作，而使用多线程技术可将耗时长的操作置于一个新的线程，从而避免上述问题。

使多CPU系统更加有效。当线程数不大于CPU数目时，操作系统可以调度不同的线程运行于不同的CPU上。

改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程，成为独立或半独立的运行部分，这样有利于程序的理解和维护。

【Qt中创建线程的方法】

只需要子类化QThread并重新实现它的run()函数就可以了。run()是个纯虚函数，是线程执行的入口，在run()里出现的代码将会在另外线程中被执行。run()函数是通过start()函数来实现调用的。

【实例】

下面一个例子给出了在应用程序中除了主线程外，还提供了线程A和B。如果单击窗口中的按钮“Start A”，Qt的控制台就会连续输出字母“A”，此时按钮“Start A”被刷新为“Stop A”。再单击按钮“Start B”，控制台会交替输出字母“A”和“B”。如果再单击按钮“Stop A”，则控制台只输出字母“B”。如下图所示：





程序结构



thread.h代码

#ifndef THREAD_H
#define THREAD_H

#include <QThread>
#include <iostream>

class Thread : public QThread
{
Q_OBJECT
public:
Thread();
void setMessage(QString message);
void stop();

protected:
void run();
void printMessage();

private:
QString messageStr;
volatile bool stopped;
};

#endif // THREAD_H

注：

stopped被声明为易失性变量（volatile variable，断电或中断时数据丢失而不可再恢复的变量类型），这是因为不同的线程都需要访问它，并且我们也希望确保它能在任何需要的时候都保持最新读取的数值。如果省略关键字volatile，则编译器就会对这个变量的访问进行优化，可能导致不正确的结果。

thread.cpp代码

#include "thread.h"
#include <QDebug>

Thread::Thread()
{
stopped = false;
}

void Thread::run()
{
while(!stopped)
{
printMessage();
}
stopped = false;
}

void Thread::stop()
{
stopped = true;
}

void Thread::setMessage(QString message)
{
messageStr = message;
}

void Thread::printMessage()
{
qDebug()<<messageStr;
sleep(1);
}

注：

QTread提供了一个terminate()函数，该函数可以再一个线程还在运行的时候就终止它的执行，但不推荐用terminate()，因为terminate()不会立刻终止这个线程，该线程何时终止取决于操作系统的调度策略，也就是说，它可以随时停止线程执行而不给这个线程自我清空的机会。更安全的方法是用stopped变量和stop()函数，如例子所示。

调用setMessage()让第一个线程每隔1秒打印字母“A”，而让第二个线程每隔1秒打印字母“B”。

线程会因为调用printf()而持有一个控制I/O的锁，多个线程同时调用printf()在某些情况下回造成控制台输出阻塞，而用qDebug()作为控制台输出一般不会出现上述问题。

threaddialog.h代码

#ifndef THREADDIALOG_H
#define THREADDIALOG_H

#include <QPushButton>
#include <QDialog>
#include <QCloseEvent>
#include "thread.h"

class ThreadDialog : public QDialog
{
Q_OBJECT

public:
ThreadDialog(QWidget *parent=0);

protected:
void closeEvent(QCloseEvent *event);

private slots:
void startOrStopThreadA();
void startOrStopThreadB();
void close();

private:
Thread threadA;
Thread threadB;
QPushButton *threadAButton;
QPushButton *threadBButton;
QPushButton *quitButton;
};

#endif // THREADDIALOG_H

threaddialog.cpp代码

#include "threaddialog.h"

ThreadDialog::ThreadDialog(QWidget *parent) : QDialog(parent)
{
threadA.setMessage("A");
threadB.setMessage("B");

threadAButton = new QPushButton(tr("Start A"), this);
threadAButton->setGeometry(10, 30, 80, 30);
threadBButton = new QPushButton(tr("Start B"),this);
threadBButton->setGeometry(110, 30, 80, 30);
quitButton = new QPushButton(tr("Quit"), this);
quitButton->setGeometry(210, 30, 80, 30);
quitButton->setDefault(true);

connect(threadAButton, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(startOrStopThreadA()));
connect(threadBButton, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(startOrStopThreadB()));
connect(quitButton, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(close()));
}

void ThreadDialog::startOrStopThreadA()
{
if(threadA.isRunning())
{
threadAButton->setText(tr("Stop A"));
threadA.stop();
threadAButton->setText(tr("Start A"));
}
else
{
threadAButton->setText(tr("Start A"));
threadA.start();
threadAButton->setText(tr("Stop A"));
}
}

void ThreadDialog::startOrStopThreadB()
{
if(threadB.isRunning())
{
threadBButton->setText(tr("Stop B"));
threadB.stop();
threadBButton->setText(tr("Strat B"));
}
else
{
threadBButton->setText(tr("Start B"));
threadB.start();
threadBButton->setText(tr("Stop B"));
}
}

void ThreadDialog::closeEvent(QCloseEvent *event)
{
threadA.stop();
threadB.stop();
threadA.wait();
threadB.wait();
event->accept();
}

void ThreadDialog::close()
{
exit(0);
}

注：

startOrStopA的逻辑是：当单击A的按钮时，如果系统判断到有线程A在运行中，就把A的按钮刷新为“Stop A”，表示可以进行stop A的动作，并停止线程A的运行，再将A的按钮刷新为“Start A”。否则，如果线程A没有运行，就把按钮刷新为表示可以运行的“Start A”，启动线程A，然后将A按钮刷新为“Stop A”。

当不用Qt设计器时，new一个button出来，需要指定一个父类，比如this，否则运行程序，窗口里没有按钮。

new了多个按钮或控件，需要用setGeometry来确定它们的大小和位置，否则前面的被后面的覆盖，最终看到的是最后一个按钮。setGeometry的前2个参数是相对于窗口的坐标位置，后两个参数是按钮的长宽。

单击Quit或关闭窗口，就停止所有正在运行的线程，并且在调用函数QCloseEvent::accept()之前等待它们完全结束，这样就可以确保应用程序是以一种原始清空的状态退出的。

如果没有62~65行的重新定义close函数，使进程完全退出。否则点击Quit按钮或

叉号退出窗口后，进程依然驻留在系统里。

main.cpp代码

#include "threaddialog.h"
#include <QApplication>

int main(int argc, char *argv[])
{
QApplication app(argc, argv);
ThreadDialog *threaddialog = new ThreadDialog;
threaddialog->exec();
return app.exec();
}

注：

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。必须在创建一个QThread之前创建QApplication对象。

【参考资料】

《C++ GUI Qt 4编程》

《精通Qt4编程》