QThread与QWidget使用

本文主要内容：

在任务一中，用 四 种方式实现：点击界面按钮，开线程运行一段程序，结果显示在一个Label上。
1. 用不正确的方式得到看似正确的结果
2. 用Qt Manual 和 例子中使用的方法
3. 用一种好用但被Qt开发人员批判的方法
4. 用一种被开发人员强烈推荐，但Qt Manual和例子中只字未提的方法

• 为了简单起见，本文只讲如何做及其结果是什么，而不讲其原因是什么（估计大家对原因也不会感兴趣，详见： QThread 使用探讨  和 QThread使用方法）。

• 本文只考虑两个线程（即主线程和一个次线程）的情况。

QWidget

• QWidget及其派生类均 不能在次线程中使用或创建

Manual 中的原话：

• The GUI classes, notably QWidget and all its subclasses, are not reentrant. They can only be used from the main thread.
• 因为不允许，所以尝试这么做的，几乎很快都能回头。毕竟signals和slots用起来确实蛮方便
• 但是，回头后，就理解和用对 QThread 了么？

QThread

概念一：QThread 对象本身所依附的线程 和它管理的线程不是同一个线程。

• 前者是主线程
• 后者是次线程

概念二：你在QThread派生类中定义的槽是在主线程而不是在次线程中执行的。

• run 函数是线程的入口点，run内的代码才是在次线程中运行的代码

概念三：除了Manual和Qt例子中给出的用法外，QThread有一种更容易且被推荐的使用方法：

• QThread 应该被看做是操作系统线程的接口或控制点，而不应该包含需要在新线程中运行的代码
• 需要运行的代码应该放到一个QObject的子类中，然后将该子类的对象moveToThread到新线程中。

关于本文的例子

• 为了代码简单，所有例子都是单一的源文件，保存为 main.cpp

  • 你从代码中包含的 #include“main.moc”应该能看出

• 为了省几行代码，头文件都是直接包含 QtCore 和 QtGui。

• 为了清楚告诉大家槽函数分别是在那个线程运行的，调用了几处 currentThreadId 函数

  • main 函数中输出主线程IDqDebug()<<"main: "<<QThread::currentThreadId();

  • run 函数中输出次线程IDqDebug()<<"thread: "<<currentThreadId();

  • 槽函数中输出其在哪个线程中执行qDebug()<<"slots1: "<<currentThreadId();

• 因为用了qDebug，所以你的pro文件内最好加上 CONFIG+=console

• 同样为了省代码，例子中未考虑线程如何正常结束的问题。

任务一

点击界面按钮，开线程运行一段程序，结果显示在一个Label上。

• 定义一个Widget，上面放置 QPushButton 和 QLabel
• 定义一个Thread，执行我们的代码，然后通知 Widget

第一次尝试

很容易想到方法，代码可以工作，结果正确。但 ... 未必和你想得一样

• Thread 中定义一个slot1函数，接受数据，计算其立方，然后将结果通过信号发出
• Widget 中按钮每点击一次，发出的数据加1，用label接受Thread的信号

#include <QtCore>
#include <QtGui> 

class Thread:public QThread
{
    Q_OBJECT
public:
    Thread(){}
public slots:
    void slot1(int v)
    {
        qDebug()<<"slots1: "<<currentThreadId();
        emit sig1(QString::number(v*v*v));
    }
signals:
    void sig1(const QString& t);
protected:
    void run()
    {
        qDebug()<<"thread: "<<currentThreadId();
        exec();
    }
}; 

class Widget:public QWidget
{
    Q_OBJECT
public:
    Widget():m_label(new QLabel), m_button(new QPushButton("Button")), m_thread(new Thread)
    {
        QVBoxLayout * vbox = new QVBoxLayout(this);
        vbox->addWidget(m_label);
        vbox->addWidget(m_button);
        setLayout(vbox);
         connect(m_button,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(onButtonClicked()));
        connect(this,SIGNAL(clicked(int)),m_thread,SLOT(slot1(int)));
        connect(m_thread,SIGNAL(sig1(QString)),m_label,SLOT(setText(QString)));
        m_thread->start();
    }
signals:
    void clicked(int v);
private slots:
    void onButtonClicked()
    {
        static int v = 0;
        emit clicked(v);
        v++;
    }
private:
    QLabel * m_label;
    QPushButton * m_button;
    Thread * m_thread;
}; 

#include "main.moc"
int main(int argc, char** argv)
{
    QApplication app(argc, argv);
    qDebug()<<"main: "<<QThread::currentThreadId();
    Widget w;
    w.show();
    return app.exec();
}

一切工作正常，但看看控制台输出呢？

main:  3055777552
thread:  3024481136
slots1:  3055777552
slots1:  3055777552
slots1:  3055777552
...

这儿明确告诉你，slot1 是在主线程中执行的。

尝试二

我们试试 Qt Manual和 Qt 例子中采用的解决方案。

槽函数不是在主线程运行么，而run函数不是次线程么？那么我们就：

• 在槽函数中做个标记
• 在run函数中根据标记进行运行

这样以来，尽管槽函数在仍在主线程，但费时的计算代码都在次线程了。

对Thread的类的改造如下(程序其他部分和 尝试一 完全一样)：

class Thread:public QThread
{
    Q_OBJECT public:
    Thread(){}
public slots:
    void slot1(int v)
    {
        qDebug()<<"slots1: "<<currentThreadId();
        m_mutex.lock();
        m_vals.enqueue(v);
        m_mutex.unlock();
    }
signals:
    void sig1(const QString& t);
protected:
    void run()
    {
        qDebug()<<"thread: "<<currentThreadId();
        while(1) {
            m_mutex.lock();
            if (!m_vals.isEmpty()){
                int v = m_vals.dequeue();
                emit sig1(QString::number(v*v*v));
            }
            m_mutex.unlock();
        }
    }
private:
    QQueue<int> m_vals;
    QMutex m_mutex;
};

注意哦，因为 slot 函数在主线程中，而run函数在次线程中，所以二者需要 QMutex 实现对变量的安全访问。如果你认真看过Qt自带的例子，会发现它始终强调 QMutex 的使用。

尝试三

尝试二是"正统"的做法，但如过你用Google搜索过。那么你可能不会选择尝试二，而是会使用下面的方法（其他部分和尝试一 完全一样）

class Thread:public QThread
{
    Q_OBJECT public:
    Thread(){ moveToThread(this); }
...

这样以来，slot函数确实是在次线程工作的，看看控制台输出

main:  3056785168
thread:  3024444272
slots1:  3024444272
slots1:  3024444272
...

很有意思？不是么，一条 moveToThread(this)，移动到自己。然后问题解决了。

• 因为前面说了，QThread 所依附线程 和 它管理的线程不是同一个。
• 这样，其实将自己所依附的线程改为自己所管理的线程了。

o(∩∩)o...哈哈，不要太高兴哦，这个方法看起来比较舒服，但是它是被官方人员强烈批判的用法

尝试四

终于到我想写的代码了，这是Qt线程的开发者建议的使用方式，但很可惜。直到目前(Qt4.7.0)，手册和例子中对此都只字为提。

• 我们不子类话QThread了，我们只需要子类话一个QObject，然后将其move到QThread就行了，看代码：
• 不用子类化QThrad了，我们只需要子类话一个 QObject，需要在次线程中工作的代码，直接放到它的槽中

class Worker:public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    Worker(){}
public slots:
    void slot1(int v)
    {
        qDebug()<<"slots1: "<<QThread::currentThreadId();
        emit sig1(QString::number(v*v*v));
    }
signals:
    void sig1(const QString& t);
};

• 因为没有Thread类了，只有Worker类，Widget代码需做点改动

class Widget:public QWidget
{
    Q_OBJECT public:
    Widget():m_label(new QLabel), m_button(new QPushButton("Button")), m_worker(new Worker)
    {
        QVBoxLayout * vbox = new QVBoxLayout(this);
        vbox->addWidget(m_label);
        vbox->addWidget(m_button);
        setLayout(vbox);
         QThread * thread = new QThread(this);
        m_worker->moveToThread(thread);
         connect(m_button,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(onButtonClicked()));
        connect(this,SIGNAL(clicked(int)),m_worker,SLOT(slot1(int)));
        connect(m_worker,SIGNAL(sig1(QString)),m_label,SLOT(setText(QString)));
        thread->start();
    }
signals:
    void clicked(int v);
private slots:
    void onButtonClicked()
    {
        static int v = 0;
        emit clicked(v);
        v++;
    }
private:
    QLabel * m_label;
    QPushButton * m_button;
    Worker * m_worker;
};

main 函数还是和尝试一完全一样

控制台输出结果如下

main:  3056961296
slots1:  3024616304
slots1:  3024616304
....

一共两个线程，且二者id不同，说明slot在次线程中

恩。这篇文字似乎又不短了，看来任务二要另起一篇了。