【嵌入式Qt开发入门】Qt如何使用多线程——继承QObject的线程

QObject

在上篇已经说过，继承 QThread 类是创建线程的一种方法，另一种就是继承 QObject 类。继承 QObject 类更加灵活。它通过 QObject::moveToThread()方法，将一个 QObeject 的类转移到一个线程里执行，可以通过下图理解。

通过上面的图不难理解，首先我们写一个类继承 QObject，通过 QObject::moveToThread() 方法将它移到一个 QThread 线程里执行。那么可以通过主线程发送信号去调用 QThread 线程的方法如上图的 fun4()，fun5()等等。这些方法都是在 QThread 线程里执行的。

应用实例

项目名称：qthread_example2

快速了解继承 QObject 类线程的使用，继承 QObject类的线程。通过 QObject 类继承线程，然后在 MainWindow 类里使用。通过点击一个按钮开启线程。另一个按钮点击关闭线程。另外通过加锁的操作来安全的终止一个线程。（我们可以通过 QMutexLocker 可以安全的使用 QMutex 以免忘记解锁）

我们谈谈为什么需要加锁来终止一个线程？因为 quit()和 exit()方法都不会中途终止线程。要马上终止一个线程可以用 terminate()方法。但是这个函数存在非常不安全的因素，Qt 官方文档说不推荐使用。

我们可以添加一个 bool 变量，通过主线程修改这个 bool 变量来终止，但是有可能引起访问冲突，所以需要加锁，例程里可能体现不是那么明确，当我们有 doWork1()，doWork2…就能体现到 bool 变量加锁的作用了。但是加锁会消耗一定的性能，增加耗时。

下面的例子是仿照 Qt 官方写的，流程图如下所示。

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>
#include <QThread>
#include <QDebug>
#include <QPushButton>
#include <QMutexLocker>
#include <QMutex>

/* 工人类 */
class Worker;

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
    ~MainWindow();

private:
    /* 开始线程按钮 */
    QPushButton *pushButton1;

    /* 打断线程按钮 */
    QPushButton *pushButton2;

    /* 全局线程 */
    QThread workerThread;

    /* 工人类 */
    Worker *worker;

private slots:
    /* 按钮1点击开启线程 */
    void pushButton1Clicked();

    /* 按钮2点击打断线程 */
    void pushButton2Clicked();

    /* 用于接收工人是否在工作的信号 */
    void handleResults(const QString &);

signals:
    /* 工人开始工作（做些耗时的操作 ） */
    void startWork(const QString &);
};

/* Worker类，这个类声明了doWork1函数，将整个Worker类移至线程workerThread */
class Worker : public QObject
{
    Q_OBJECT

private:
    /* 互斥锁 */
    QMutex lock;

    /* 标志位 */
    bool isCanRun;

public slots:
    /* 耗时的工作都放在槽函数下，工人可以有多份不同的工作，但是每次只能去做一份 */
    void doWork1(const QString &parameter) {

        /* 标志位为真 */
        isCanRun = true;

        /* 死循环 */
        while (1) {
            /* 此{}作用是QMutexLocker与lock的作用范围，获取锁后，
             * 运行完成后即解锁 */
            {
                QMutexLocker locker(&lock);
                /* 如果标志位不为真 */
                if (!isCanRun) {
                    /* 跳出循环 */
                    break;
                }
            }
            /* 使用QThread里的延时函数，当作一个普通延时 */
            QThread::sleep(2);

            emit resultReady(parameter + "doWork1函数");
        }
        /* doWork1运行完成，发送信号 */
        emit resultReady("打断doWork1函数");
    }

    // void doWork2();...

public:
    /* 打断线程（注意此方法不能放在槽函数下） */
    void stopWork() {
        qDebug()<<"打断线程"<<endl;

        /* 获取锁后，运行完成后即解锁 */
        QMutexLocker locker(&lock);
        isCanRun = false;
    }

signals:
    /* 工人工作函数状态的信号 */
    void resultReady(const QString &result);
};
#endif // MAINWINDOW_H

首先，声明一个 Worker 的类继承 QObject 类，这里是参考 Qt 的 QThread 类的帮助文档的写法。将官方的例子运用到我们的例子里去。

然后，我们把耗时的工作都放于槽函数下。工人可以有不同的工作，但是每次只能去做一份。这里不同于继承 QThread 类的线程 run()，继承 QThread 的类只有 run()在新线程里。而继承 QObject 的类，使用 moveToThread()可以把整个继承的 QObject 类移至线程里执行，所以可以有 doWork1(),doWork2()等耗时的操作，但是这些耗时的操作都应该作为槽函数，由主线程去调用。

最后，进入循环后使用互斥锁判断 isCanRun 标识符的状态，为假即跳出 while 循环，直到 doWork1 结束。注意，虽然 doWork1 结束了，但是线程并没有退出（结束）。因为我们把这个类移到线程里了，直到这个类被销毁。或者使用 quit()和 exit()退出线程才真正的结束！

在源文件“mainwindow.cpp”具体代码如下。

#include "mainwindow.h"

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
{
    /* 设置显示位置与大小 */
    this->setGeometry(0, 0, 800, 480);
    pushButton1 =  new QPushButton(this);
    pushButton2 =  new QPushButton(this);


    /* 设置按钮的位置大小 */
    pushButton1->setGeometry(300, 200, 80, 40);
    pushButton2->setGeometry(400, 200, 80, 40);

    /* 设置两个按钮的文本 */
    pushButton1->setText("开启线程");
    pushButton2->setText("打断线程");

    /* 工人类实例化 */
    worker = new Worker;

    /* 将worker类移至线程workerThread */
    worker->moveToThread(&workerThread);

    /* 信号槽连接 */

    /* 线程完成销毁对象 */
    connect(&workerThread, SIGNAL(finished()),
            worker, SLOT(deleteLater()));
    connect(&workerThread, SIGNAL(finished()),
            &workerThread, SLOT(deleteLater()));

    /* 发送开始工作的信号，开始工作 */
    connect(this, SIGNAL(startWork(QString)),
            worker, SLOT(doWork1(QString)));

    /* 接收到worker发送过来的信号 */
    connect(worker, SIGNAL(resultReady(QString)),
            this, SLOT(handleResults(QString)));

    /* 点击按钮开始线程 */
    connect(pushButton1, SIGNAL(clicked()),
            this, SLOT(pushButton1Clicked()));

    /* 点击按钮打断线程 */
    connect(pushButton2, SIGNAL(clicked()),
            this, SLOT(pushButton2Clicked()));
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    /* 打断线程再退出 */
    worker->stopWork();
    workerThread.quit();

    /* 阻塞线程2000ms，判断线程是否结束 */
    if (workerThread.wait(2000)) {
        qDebug()<<"线程结束"<<endl;
    }
}

void MainWindow::pushButton1Clicked()
{
    /* 字符串常量 */
    const QString str = "正在运行";

    /* 判断线程是否在运行 */
    if(!workerThread.isRunning()) {
        /* 开启线程 */
        workerThread.start();
    }

    /* 发送正在运行的信号，线程收到信号后执行后返回线程耗时函数 + 此字符串 */
    emit this->startWork(str);
}

void MainWindow::pushButton2Clicked()
{
    /* 如果线程在运行 */
    if(workerThread.isRunning()) {

        /* 停止耗时工作，跳出耗时工作的循环 */
        worker->stopWork();
    }
}

void MainWindow::handleResults(const QString & results)
{
    /* 打印线程的状态 */
    qDebug()<<"线程的状态："<<results<<endl;
}

首先，实例化工人类。继承 QObject 的多线程类不能指定父对象。

工人类实例化后，工人类将自己移至 workerThread 线程里执行。

线程结束后，我们需要使用 deleteLater 来销毁 worker 对象和 workerThread 对象分配的内存。deleteLater 会确认消息循环中没有这两个线程的对象后销毁。

程序运行效果

点击开启线程按钮后，应用程序输出窗口每隔 2 秒打印“正在运行 doWork1 函数”，当我们点击打断线程按钮后，窗口打印出“打断 doWork1 函数”。点击打断线程，会打断 doWork1函数的循环，doWork1 函数就运行结束了。再点击开启线程，可以再次运行 doWork1 函数。本例界面简单，仅用了两个按钮和打印语句作为显示部分，但是对初学线程的朋友们友好，因为程序不长。我们可以结合程序的注释，一步步去理解这种线程的写法。重要的是掌握写法，最后才应用到花里胡哨的界面去吧！