Qt多线程1：QThread

末蓝、 2022-10-09 12:28 227阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  0. 参考文献
 *  1. Qt多线程概述
 *  2. 继承 QThread
 *   *  2.1写一个继承于\`QThread\`的线程
     *  2.2 QThread的几个函数quit、exit、terminate函数
     *  2.3 正确的终止一个线程
     *  2.4 如何正确启动一个线程
     *   *  2.4.1正确的启动一个全局线程(和UI一直存在的线程)
         *  2.4.2 如何启动一个局部线程(用完即释放的线程)
     *  2.5 继承\`QThread\`的一些总结
 *  3. 继承QObject的多线程实现
 *   *  3.1 创建及销毁线程
     *  3.2 加锁对性能的影响
     *  3.3 总结

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# 0. 参考文献 #

[Qt使用多线程的一些心得——1.继承QThread的多线程使用方法][Qt_1._QThread]

[Qt使用多线程的一些心得——2.继承QObject的多线程使用方法][Qt_2._QObject]

# 1. Qt多线程概述 #

Qt有两种多线程的方法，其中一种是继承QThread的run函数，另外一种是把一个继承于QObject的类转移到一个Thread里。  
Qt4.8之前都是使用继承QThread的run这种方法，但是Qt4.8之后，Qt官方建议使用第二种方法。两种方法区别不大，用起来都比较方便，但继承QObject的方法更加灵活。这里要记录的是如何正确的创建一个线程，特别是如何正确的退出一个线程。

# 2. 继承 QThread #

在使用继承`QThread`的`run`方法之前需要了解一条规则：

> **`QThread`只有`run`函数是在新线程里的，其他所有函数都在`QThread`生成的线程里**

如果`QThread`是在ui所在的线程里生成，那么`QThread`的其他非`run`函数都是和ui线程一样的，所以，`QThread`的继承类的其他函数尽量别要有太耗时的操作，要确保所有耗时的操作都在`run`函数里。  
在UI线程下调用`QThread`的非`run`函数（其实也不应该直接调用`run`函数，而应该使用start函数），和执行普通函数无区别，这时，如果这个函数要对`QThread`的某个变量进行变更，而这个变量在`run`函数里也会被用到，这时就需要注意加锁的问题，因为可能这个变量前几毫秒刚刚在run中调用，再调用时已经被另外的线程修改了。

## 2.1写一个继承于`QThread`的线程 ##

任何继承于`QThread`的线程都是通过继承`QThread`的`run`函数来实现多线程的，因此，必须重写`QThread`的`run`函数，把复杂逻辑写在`QThread`的`run`函数中。

看看一个普通继承`QThread`的例子：  
头文件：

#ifndef THREADFROMQTHREAD_H
    #define THREADFROMQTHREAD_H
    #include <QThread>
    
    class ThreadFromQThread : public QThread
    {
        
        Q_OBJECT
    signals:
        void message(const QString& info);
        void progress(int present);
    public:
        ThreadFromQThread(QObject* par);
        ~ThreadFromQThread();
        void setSomething();
        void getSomething();
        void setRunCount(int count);
        void run();
        void doSomething();
    private:
        int m_runCount;
    };
    
    #endif // THREADFROMQTHREAD_H

cpp文件：

#include "ThreadFromQThread.h"
    #include <QDebug>
    ThreadFromQThread::ThreadFromQThread(QObject* par) : QThread(par)
    ,m_runCount(20)
    {
        
    
    }
    
    ThreadFromQThread::~ThreadFromQThread()
    {
        
        qDebug() << "ThreadFromQThread::~ThreadFromQThread()";
    }
    
    void ThreadFromQThread::setSomething()
    {
        
        msleep(500);
        QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId());
        emit message(str);
    }
    
    void ThreadFromQThread::getSomething()
    {
        
        msleep(500);
        emit message(QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));
    }
    
    void ThreadFromQThread::setRunCount(int count)
    {
        
        m_runCount = count;
        emit message(QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));
    }
    
    void ThreadFromQThread::run()
    {
        
        int count = 0;
        QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FILE__).arg(__FUNCTION__).arg((int)QThread::currentThreadId());
        emit message(str);
        while(1)
        {
        
            sleep(1);
            ++count;
            emit progress(((float)count / m_runCount) * 100);
            emit message(QString("ThreadFromQThread::run times:%1").arg(count));
            doSomething();
            if(m_runCount == count)
            {
        
                break;
            }
        }
    }
    
    void ThreadFromQThread::doSomething()
    {
        
        msleep(500);
        emit message(QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));    
    }

这个简单的例子有一个Qt类常见的内容，包含了普通方法，信号槽，和一个`run`函数。这里函数`setSomething();`进行了500ms的延迟，`getSomething`同理。这是为了验证在`QThread::run()`之外调用QThread成员函数不会运行在新线程里。

上面代码用到了`QThread::currentThreadId()`这是一个静态函数，用于返回当前线程句柄，这个值除了区分以外没有别的用处。

为了验证这个线程，编写一个简单的界面，这个界面主要用于验证如下几个问题：、

*  在UI线程调用`setSomething();`函数和`getSomething();`函数会不会卡顿？
 *  在UI线程调用`QThread::quit()`或`QThread::exit()`函数会不会停止线程？
 *  在UI线程调用`QThread::terminate`函数会不会停止线程？
 *  **如何正确的退出线程？**

## 2.2 QThread的几个函数quit、exit、terminate函数 ##

为了验证上面这些，编写一个简单的界面如下图所示：

![这里写图片描述][SouthEast]

#include "Widget.h"
    #include "ui_Widget.h"
    #include "ThreadFromQThread.h"
    #include <QDebug>
    Widget::Widget(QWidget *parent) :
        QWidget(parent),
        ui(new Ui::Widget)
    {
        
        ui->setupUi(this);
        //控件初始化
        ui->progressBar->setRange(0,100);
        ui->progressBar->setValue(0);
        ui->progressBar_heart->setRange(0,100);
        ui->progressBar_heart->setValue(0);
        //按钮的信号槽关联
        connect(ui->pushButton_qthread1,&QPushButton::clicked
                ,this,&Widget::onButtonQThreadClicked);
        connect(ui->pushButton_qthread1_setSomething,&QPushButton::clicked
                ,this,&Widget::onButtonQthread1SetSomethingClicked);
        connect(ui->pushButton_qthread1_getSomething,&QPushButton::clicked
                ,this,&Widget::onButtonQthread1GetSomethingClicked);
        connect(ui->pushButton_qthreadQuit,&QPushButton::clicked
                ,this,&Widget::onButtonQthreadQuitClicked);
        connect(ui->pushButton_qthreadTerminate,&QPushButton::clicked
                ,this,&Widget::onButtonQthreadTerminateClicked);
        connect(ui->pushButton_qthreadExit,&QPushButton::clicked
                ,this,&Widget::onButtonQThreadExitClicked);
        connect(ui->pushButton_doSomthing,&QPushButton::clicked
                ,this,&Widget::onButtonQThreadDoSomthingClicked);
        connect(ui->pushButton_qthreadRunLocal,&QPushButton::clicked
                ,this,&Widget::onButtonQThreadRunLoaclClicked);
        //
        connect(ui->pushButton_qobjectStart,&QPushButton::clicked
                ,this,&Widget::onButtonObjectMove2ThreadClicked);
        connect(ui->pushButton_objQuit,&QPushButton::clicked
                ,this,&Widget::onButtonObjectQuitClicked);
        //
        connect(&m_heart,&QTimer::timeout,this,&Widget::heartTimeOut);
        m_heart.setInterval(100);
        //全局线程的创建
        m_thread = new ThreadFromQThread(this);
        connect(m_thread,&ThreadFromQThread::message
                ,this,&Widget::receiveMessage);
        connect(m_thread,&ThreadFromQThread::progress
                ,this,&Widget::progress);
        connect(m_thread,&QThread::finished
                ,this,&Widget::onQThreadFinished);
    
        m_heart.start();
    }
    
    
    
    Widget::~Widget()
    {
        
        qDebug() << "start destroy widget";
        m_thread->stopImmediately();//由于此线程的父对象是Widget，因此退出时需要进行判断
        m_thread->wait();
        delete ui;
        qDebug() << "end destroy widget";
    }
    
    void Widget::onButtonQThreadClicked()
    {
        
        ui->progressBar->setValue(0);
        if(m_thread->isRunning())
        {
        
            return;
        }
        m_thread->start();
    }
    
    void Widget::progress(int val)
    {
        
        ui->progressBar->setValue(val);
    }
    
    void Widget::receiveMessage(const QString &str)
    {
        
        ui->textBrowser->append(str);
    }
    
    void Widget::heartTimeOut()
    {
        
        static int s_heartCount = 0;
        ++s_heartCount;
        if(s_heartCount > 100)
        {
        
            s_heartCount = 0;
        }
        ui->progressBar_heart->setValue(s_heartCount);
    }
    
    void Widget::onButtonQthread1SetSomethingClicked()
    {
        
        m_thread->setSomething();
    }
    
    void Widget::onButtonQthread1GetSomethingClicked()
    {
        
        m_thread->getSomething();
    }
    
    void Widget::onButtonQthreadQuitClicked()
    {
        
        ui->textBrowser->append("m_thread->quit() but not work");
        m_thread->quit();
    }
    
    void Widget::onButtonQthreadTerminateClicked()
    {
        
        m_thread->terminate();
    }
    
    void Widget::onButtonQThreadDoSomthingClicked()
    {
        
        m_thread->doSomething();
    }
    
    void Widget::onButtonQThreadExitClicked()
    {
        
        m_thread->exit();
    }
    
    void Widget::onQThreadFinished()
    {
        
        ui->textBrowser->append("ThreadFromQThread finish");
    }

界面为上面提到的几个问题提供了按钮， 界面有一个心跳进度条，它是主程序的定时器控制，每100ms触发用于证明主程序的ui线程没有卡死。第二个进度条由线程控制。

点击"QThread run"按钮，触发`onButtonQThreadClicked`槽，子线程会运行，子线程运行起来后，会打印

> …/QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp->run,thread id:2900388672

可以确定线程运行的id是2900388672  
子线程是个循环，每次循环都会有打印信息：

> ThreadFromQThread::run times:1  
> doSomething->…/QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp,thread id:2900388672  
> ThreadFromQThread::run times:2  
> doSomething->…/QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp,thread id:2900388672

`doSomething`是在`run`函数里调用，其线程id是2900388672，可见这时`doSomething`函数是运行在子线程里的。

这时，我在界面点击`getSomething`,`setSomething`,`doSomething`会打印：

> getSomething->…/QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp,thread id:3021526784  
> setSomething->…/QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp,thread id:3021526784  
> doSomething->…/QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp,thread id:3021526784

说明在非run函数里调用QThread的成员函数，并不是在线程里运行(3021526784是widget所在线程)

这时我点击`quit`，thread并没进行任何处理，QThread在不调用`exec()`情况下`exit`函数和`quit`函数是没有作用的。

> m\_thread->quit() but not work

点击terminate按钮，线程马上终止，打印：

> ThreadFromQThread finish

动态图如下图所示：

因此可以看出`quit`和`exit`函数都不会中途终端线程，要马上终止一个线程可以使用`terminate`函数，但这个函数存在非常不安定因素，不推荐使用。那么如何安全的终止一个线程呢？

## 2.3 正确的终止一个线程 ##

最简单的方法是添加一个bool变量，通过主线程修改这个bool变量来进行终止，但这样有可能引起访问冲突，需要加锁  
我们需要在原来的头文件加上如下语句：

#include <QMutex>
    
    class ThreadFromQThread : public QThread
    {
        
    ...........
    public slots:
        void stopImmediately();
    private:
        QMutex m_lock;
        bool m_isCanRun;
    .........
    };

run函数需要进行修改：

void ThreadFromQThread::stopImmediately()
    {
        
        QMutexLocker locker(&m_lock);
        m_isCanRun = false;
    }
    
    void ThreadFromQThread::run()
    {
        
        int count = 0;
        m_isCanRun = true;//标记可以运行
        QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FILE__).arg(__FUNCTION__).arg((unsigned int)QThread::currentThreadId());
        emit message(str);
        while(1)
        {
        
            sleep(1);
            ++count;
            emit progress(((float)count / m_runCount) * 100);
            emit message(QString("ThreadFromQThread::run times:%1").arg(count));
            doSomething();
            if(m_runCount == count)
            {
        
                break;
            }
    
            {
        
                QMutexLocker locker(&m_lock);
                if(!m_isCanRun)//在每次循环判断是否可以运行，如果不行就退出循环
                {
        
                    return;
                }
            }
        }
    }

`QMutexLocker`可以安全的使用QMutex，以免忘记解锁(有点类似std::unique\_ptr)，这样每次循环都会看看是否要马上终止。  
在线程需要马上退出时，可以在外部调用`stopImmediately()`函数终止线程，之前的例子可以知道，由于在主线程调用QThread非`run()`函数的函数都是在主线程运行，因此，在主线程调用类似`m_thread->stopImmediately()`会几乎马上把线程的成员变量`m_isCanRun`设置为false(面对多线程问题要用面向过程的思维思考)，因此在子线程的`run`函数的循环中遇到`m_isCanRun`的判断后就会退出`run`函数,继承QThread的函数在运行完`run`函数后就视为线程完成，会发射`finish`信号。

## 2.4 如何正确启动一个线程 ##

线程的启动有几种方法，这几种方法设计到它的父对象归属问题，和如何删除他的问题。首先要搞清楚这个线程是否和UI的生命周期一致，直到UI结束线程才结束，还是这个线程只是临时生成，等计算完成就销毁。

第一种情况的线程在创建时会把生成线程的窗体作为它的父对象，这样窗体结束时会自动析构线程的对象。但这时候要注意一个问题，就是**窗体结束时线程还未结束如何处理**，如果没有处理这种问题，你会发现关闭窗口时会导致程序崩溃。往往这种线程是一个监控线程，如监控某个端口的线程。为了好区分，暂时叫这种叫全局线程，它在UI的生命周期中都存在。

第二种情况是一种临时线程，这种线程一般是突然要处理一个大计算，为了不让UI假死需要触发的线程，这时需要注意一个问题，就是**在线程还没计算完成，用户突然终止或变更时如何处理**，这种线程往往更多见且更容易出错，如打开一个大文件，显示一个大图片，用户可能看一个大图片还没等图片处理完成又切换到下一个图片，这时绘图线程要如何处理才能顺利解决？为了好区分，暂时叫这种叫局部线程，它在UI的生命周期中仅仅是某时刻才会触发，然后销毁。

这就涉及到如何终止正在执行的线程这个问题！

### 2.4.1正确的启动一个全局线程(和UI一直存在的线程) ###

我发现大部分网上的教程都是教你创建一个全局的线程，但往往这种线程用的不多，也比较好管理，需要注意的是程序退出时对线程的处理问题。  
在ui的头文件中声明一个线程的指针

widget.h:

ThreadFromQThread* m_thread;
    1

wodget.cpp:

class Widget : public QWidget
    {
        
        Q_OBJECT
    
    public:
        explicit Widget(QWidget *parent = 0);
        ~Widget();
    private slots:
        void onButtonQThreadClicked();
        void onButtonQthread1SetSomethingClicked();
        void onButtonQthread1GetSomethingClicked();
        void onButtonQthreadQuitClicked();
        void onButtonQthreadTerminateClicked();
        void onButtonQThreadDoSomthingClicked();
        void onQThreadFinished();
    ......
        void progress(int val);
        void receiveMessage(const QString& str);
        void heartTimeOut();
    private:
        Ui::Widget *ui;
        ThreadFromQThread* m_thread;
        QTimer m_heart;
    ......
    };

先看窗体生成的构造函数

Widget::Widget(QWidget *parent) :
        QWidget(parent),
        ui(new Ui::Widget)
      ,m_objThread(NULL)
    {
        
       
       ui->setupUi(this);
        //控件初始化
        ui->progressBar->setRange(0,100);
        ui->progressBar->setValue(0);
        ui->progressBar_heart->setRange(0,100);
        ui->progressBar_heart->setValue(0);
        //按钮的信号槽关联
        connect(ui->pushButton_qthread1,&QPushButton::clicked
                ,this,&Widget::onButtonQThreadClicked);
        connect(ui->pushButton_qthread1_setSomething,&QPushButton::clicked
                ,this,&Widget::onButtonQthread1SetSomethingClicked);
        connect(ui->pushButton_qthread1_getSomething,&QPushButton::clicked
                ,this,&Widget::onButtonQthread1GetSomethingClicked);
        connect(ui->pushButton_qthreadQuit,&QPushButton::clicked
                ,this,&Widget::onButtonQthreadQuitClicked);
        connect(ui->pushButton_qthreadTerminate,&QPushButton::clicked
                ,this,&Widget::onButtonQthreadTerminateClicked);
        connect(ui->pushButton_doSomthing,&QPushButton::clicked
                ,this,&Widget::onButtonQThreadDoSomthingClicked);
        //心跳的关联
        connect(&m_heart,&QTimer::timeout,this,&Widget::heartTimeOut);
        m_heart.setInterval(100);
        //全局线程的创建
        //全局线程创建时可以把窗体指针作为父对象
        m_thread = new ThreadFromQThread(this);
        //关联线程的信号和槽
        connect(m_thread,&ThreadFromQThread::message
                ,this,&Widget::receiveMessage);//
        connect(m_thread,&ThreadFromQThread::progress
                ,this,&Widget::progress);
        connect(m_thread,&QThread::finished
                ,this,&Widget::onQThreadFinished);
        //UI心跳开始
        m_heart.start();
    }

由于是全局存在的线程，因此在窗体创建时就创建线程，可以把线程的父对象设置为窗体，这时需要注意，别手动delete线程指针。用于你的QThread是在Qt的事件循环里面，手动delete会发生不可预料的意外。理论上所有QObject都不应该手动delete，如果没有多线程，手动delete可能不会发生问题，但是多线程情况下delete非常容易出问题，那是因为**有可能你要删除的这个对象在Qt的事件循环里还排队，但你却已经在外面删除了它，这样程序会发生崩溃**。

**如果你确实要删除，请参阅`void QObject::deleteLater () [slot]`这个槽，这个槽非常有用，尤其是对局部线程来说。后面会经常用到它用于安全的结束线程。**

在需要启动线程的地方调用`start`函数即可启动线程。

void Widget::onButtonQThreadClicked()
    {
        
        ui->progressBar->setValue(0);
        if(m_thread->isRunning())
        {
        
            return;
        }
        m_thread->start();
    }

**如果线程已经运行，你重复调用`start`其实是不会进行任何处理。**

一个全局线程就那么简单，要用的时候`start`一下就行。真正要注意的是如何在ui结束时把线程安全退出。

在widget的析构函数应该这样写：

Widget::~Widget()
    {
        
        qDebug() << "start destroy widget";
        m_thread->stopImmediately();
        m_thread->wait();
        delete ui;
        qDebug() << "end destroy widget";
    }

这里要注意的是`m_thread->wait();`这一句，这一句是主线程等待子线程结束才能继续往下执行，这样能确保过程是单一往下进行的，也就是不会说子线程还没结束完，主线程就destrioy掉了(`m_thread`的父类是主线程窗口，主线程窗口如果没等子线程结束就destroy的话，会顺手把`m_thread`也`delete`这时就会奔溃了)，因此`wait`的作用就是挂起，一直等到子线程结束。

还有一种方法是让QThread自己删除自己，就是在new线程时，不指定父对象，通过绑定\*\*`void QObject::deleteLater () [slot]`\*\*槽让它自动释放。这样在widget析构时可以免去`m_thread->wait();`这句。

### 2.4.2 如何启动一个局部线程(用完即释放的线程) ###

启动一个局部线程(就是运行完自动删除的线程)方法和启动全局线程差不多，但要关联多一个槽函数，就是之前提到的\*\*`void QObject::deleteLater () [slot]`\*\*，这个槽函数是能安全释放线程资源的关键(直接delete thread指针不安全)。

简单的例子如下：

void Widget::onButtonQThreadRunLoaclClicked()
    {
        
        //局部线程的创建的创建
        ThreadFromQThread* thread = new ThreadFromQThread(NULL);//这里父对象指定为NULL
        connect(thread,&ThreadFromQThread::message
                ,this,&Widget::receiveMessage);
        connect(thread,&ThreadFromQThread::progress
                ,this,&Widget::progress);
        connect(thread,&QThread::finished
                ,this,&Widget::onQThreadFinished);
        connect(thread,&QThread::finished
                ,thread,&QObject::deleteLater);//线程结束后调用deleteLater来销毁分配的内存
        thread->start();
    }

这个例子还是启动之前的线程，但不同的是：

*  `new ThreadFromQThread(NULL);`并没有给他指定父对象
 *  `connect(thread,&QThread::finished ,thread,&QObject::deleteLater);`线程结束后调用deleteLater来销毁分配的内存。  
    再线程运行完成，发射finished信号后会调用`deleteLater`函数，在确认消息循环中没有这个线程的对象后会销毁。

但是要注意避免重复点按钮重复调用线程的情况，对于一些需求，线程开启后再点击按钮不会再重新生成线程，一直等到当前线程执行完才能再次点击按钮，这种情况很好处理，加个标记就可以实现，也一般比较少用。

另外更多见的需求是，再次点击按钮，需要终结上次未执行完的线程，重新执行一个新线程。这种情况非常多见，例如一个普通的图片浏览器，都会有下一张图和上一张图这种按钮，浏览器加载图片一般都在线程里执行(否则点击超大图片时图片浏览器会类似卡死的状态),用户点击下一张图片时需要终止正在加载的当前图片，加载下一张图片。你不能要求客户要当前图片加载完才能加载下一张图片，这就几乎沦为单线程了。这时候，就需要终止当前线程，开辟新线程加载下一个图片。

这时，上面的函数将会是大概这个样子的

UI的头文件需要一个成员变量记录正在运行的线程

private slots：
       void onLocalThreadDestroy(QObject* obj);
    private:
       QThread* m_currentRunLoaclThread;

运行生成临时线程的函数将变为

void Widget::onButtonQThreadRunLoaclClicked()
    {
        
        //局部线程的创建的创建
        if(m_currentRunLoaclThread)
        {
        
             m_currentRunLoaclThread->stopImmediately();
        }
        ThreadFromQThread* thread = new ThreadFromQThread(NULL);
        connect(thread,&ThreadFromQThread::message
                ,this,&Widget::receiveMessage);
        connect(thread,&ThreadFromQThread::progress
                ,this,&Widget::progress);
        connect(thread,&QThread::finished
                ,this,&Widget::onQThreadFinished);
        connect(thread,&QThread::finished
                ,thread,&QObject::deleteLater);//线程结束后调用deleteLater来销毁分配的内存
        connect(thread,&QObject::destroyed,this,&Widget::onLocalThreadDestroy);
        m_currentRunLoaclThread = thread;
        thread->start();
    }
    
    void Widget::onLocalThreadDestroy(QObject *obj)
    {
        
        if(m_currentRunLoaclThread == obj)
        {
        
            m_currentRunLoaclThread = NULL;
        }
    }

这里用一个临时变量记录当前正在运行的局部线程，由于线程结束时会销毁自己，因此要通知主线程把这个保存线程指针的临时变量设置为NULL  
因此用到了`QObject::destroyed`信号，在线程对象析构时通知UI把`m_currentRunLoaclThread`设置为nullptr;

## 2.5 继承`QThread`的一些总结 ##

*  **`QThread`只有`run`函数是在新线程里的**
 *  **在`QThread`执行`start`函数之后，`run`函数还未运行完毕，再次`start`会出现什么后果？**

答案是：不会发生任何结果，`QThread`还是继续执行它的`run`函数，`run`函数不会被重新调用。虽然在线程未结束时调用`start`不会出现什么结果，但为了谨慎起见，还是建议在start之前进行判断：

这种调用方法估计了解过QThread的都知道

*  **在线程运行过程调用quit函数有什么效果**

答案是：不会发生任何效果，`QThread`不会因为你调用quit函数而退出正在运行到一半的run，正确退出线程的方法上面有介绍。那quit到底有什么用的呢，这要到下篇才能看出它的作用。使用moveToThread方法执行多线程时，这个函数将有大作用。

*  **程序在退出时要判断各线程是否已经退出，没退出的应该让它终止**  
    如果不进行判断，很可能程序退出时会崩溃。如果线程的父对象是窗口对象，那么在窗体的析构函数中，还需要调用`wait`函数等待线程完全结束再进行下面的析构。
 *  **善用`QObject::deleteLater` 和 `QObject::destroyed`来进行内存管理**  
    由于多线程环境你不可预料下一步是哪个语句执行，因此，加锁和自动删除是很有用的工具，加锁是通过效率换取安全，用Qt的信号槽系统可以更有效的处理这些问题。

# 3. 继承QObject的多线程实现 #

在Qt4.8之后，Qt多线程的写法最好还是通过`QObject`来实现，和线程的交互通过信号和槽(实际上其实是通过事件)联系。用`QObject`来实现多线程有个非常好的优点，就是默认就支持事件循环（Qt的许多非GUI类也需要事件循环支持，如`QTimer`、`QTcpSocket`），`QThread`要支持事件循环需要在`QThread::run()`中调用`QThread::exec()`来提供对消息循环的支持，否则那些需要事件循环支持的类都不能正常发送信号，因此如果要使用信号和槽，那就直接使用`QObject`来实现多线程。

## 3.1 创建及销毁线程 ##

继承`QObject`多线程的方法线程的创建很简单，只要让`QThread`的`start`函数运行起来就行，但是需要注意销毁线程的方法  
在线程创建之后，这个`QObject`的销毁不应该在主线程里进行，而是通过`deleteLater`槽进行安全的销毁，因此，继承`QObject`多线程的方法在创建时有几个槽函数需要特别关注：

*  一个是`QThread`的`finished`信号对接`QObject`的`deleteLater`使得线程结束后，继承`QObject`的那个多线程类会自己销毁
 *  另一个是`QThread`的`finished`信号对接`QThread`自己的`deleteLater`，这个不是必须，下面官方例子就没这样做

看看Qt官方文档的例子：

class Worker : public QObject
    {
        Q_OBJECT
    public slots:
        void doWork(const QString &parameter) {
            QString result;
            /* ... here is the expensive or blocking operation ... */
            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 &);
    };

使用`QObject`创建多线程的方法如下：

*  写一个继承`QObject`的类，**对需要进行复杂耗时逻辑的入口函数声明为槽函数**
 *  此类在旧线程new出来，不能给它设置任何父对象
 *  同时声明一个`QThread`对象，在官方例子里，`QThread`并没有`new`出来，**这样在析构时就需要调用`QThread::wait()`**，如果是堆分配的话， 可以通过`deleteLater`来让线程自杀
 *  把obj通过`moveToThread`方法转移到新线程中，此时object已经是在线程中了
 *  把线程的`finished`信号和object的`deleteLater`槽连接，这个信号槽必须连接，否则会内存泄漏
 *  正常连接其他信号和槽（在连接信号槽之前调用`moveToThread`，不需要处理`connect`的第五个参数，否则就显示声明用Qt::QueuedConnection来连接）
 *  初始化完后调用’QThread::start()'来启动线程
 *  在逻辑结束后，调用`QThread::quit`退出线程的事件循环

使用`QObject`来实现多线程比用继承`QThread`的方法更加灵活，整个类都是在新的线程中，通过信号槽和主线程传递数据，前篇文章的例子用继承`QObject`的方法实现的话，代码如下：  
头文件(ThreadObject.h)：

#include <QObject>
    #include <QMutex>
    class ThreadObject : public QObject
    {
        Q_OBJECT
    public:
        ThreadObject(QObject* parent = NULL);
        ~ThreadObject();
        void setRunCount(int count);
        void stop();
    signals:
        void message(const QString& info);
        void progress(int present);
    public slots:
        void runSomeBigWork1();
        void runSomeBigWork2();
    private:
        int m_runCount;
        int m_runCount2;
        bool m_isStop;
        QMutex m_stopMutex;
    };

cpp文件(ThreadObject.cpp)：

#include "ThreadObject.h"
    #include <QThread>
    #include <QDebug>
    #include <QMutexLocker>
    #include <QElapsedTimer>
    #include <limits>
    ThreadObject::ThreadObject(QObject *parent):QObject(parent)
      ,m_runCount(10)
      ,m_runCount2(std::numeric_limits<int>::max())
      ,m_isStop(true)
    {
    }
    ThreadObject::~ThreadObject()
    {
        qDebug() << "ThreadObject destroy";
        emit message(QString("Destroy %1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));
    }
    void ThreadObject::setRunCount(int count)
    {
        m_runCount = count;
        emit message(QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));
    }
    void ThreadObject::runSomeBigWork1()
    {
        {
            QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
            m_isStop = false;
        }
        int count = 0;
        QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FILE__).arg(__FUNCTION__).arg((int)QThread::currentThreadId());
        emit message(str);
        int process = 0;
        while(1)
        {
            {
                QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
                if(m_isStop)
                    return;
            }
            if(m_runCount == count)
            {
                break;
            }
            sleep(1);
            int pro = ((float)count / m_runCount) * 100;
            if(pro != process)
            {
                process = pro;
                emit progress(((float)count / m_runCount) * 100);
                emit message(QString("Object::run times:%1,m_runCount:%2").arg(count).arg(m_runCount2));
            }
            ++count;
        }
    }
    void ThreadObject::runSomeBigWork2()
    {
        {
            QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
            m_isStop = false;
        }
        int count = 0;
        QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FILE__).arg(__FUNCTION__).arg((int)QThread::currentThreadId());
        emit message(str);
        int process = 0;
        QElapsedTimer timer;
        timer.start();
        while(1)
        {
            {
                QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
                if(m_isStop)
                    return;
            }
            if(m_runCount2 == count)
            {
                break;
            }
            int pro = ((float)count / m_runCount2) * 100;
            if(pro != process)
            {
                process = pro;
                emit progress(pro);
                emit message(QString("%1,%2,%3,%4")
                             .arg(count)
                             .arg(m_runCount2)
                             .arg(pro)
                             .arg(timer.elapsed()));
                timer.restart();
            }
            ++count;
        }
    }
    void ThreadObject::stop()
    {
        QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
        emit message(QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));
        m_isStop = true;
    }

这个Object有两个耗时函数work1和work2，这两个耗时函数的调用都是通过槽函数触发，同时为了能及时打断线程，添加了一个stop函数，stop函数不是通过信号槽触发，因此需要对数据进行保护，这里用了互斥锁对一个bool变量进行了保护处理，当然会失去一些性能。

主界面的头文件(截取部分代码)：

#include <QWidget>
    #include <QTimer>
    class ThreadFromQThread;
    class ThreadObject;
    namespace Ui {
    class Widget;
    }
    class Widget : public QWidget
    {
        Q_OBJECT
    public:
        explicit Widget(QWidget *parent = 0);
        ~Widget();
    signals:
        void startObjThreadWork1();
        void startObjThreadWork2();
    private slots:
    ……
        void onButtonObjectMove2ThreadClicked();
        void onButtonObjectMove2Thread2Clicked();
        void onButtonObjectQuitClicked();
        void onButtonObjectThreadStopClicked();
        void progress(int val);
        void receiveMessage(const QString& str);
        void heartTimeOut();
    private：
        void startObjThread(); 
    private:
        Ui::Widget *ui;
        ……
        ThreadObject* m_obj;
        QThread* m_objThread;
    };

cpp文件

Widget::~Widget()
    {
        qDebug() << "start destroy widget";
        if(m_objThread)
        {
            m_objThread->quit();
        }
        m_objThread->wait();
        qDebug() << "end destroy widget";
    }
    //创建线程
    void Widget::startObjThread()
    {
        if(m_objThread)
        {
            return;
        }
        m_objThread= new QThread();
        m_obj = new ThreadObject();
        m_obj->moveToThread(m_objThread);
        connect(m_objThread,&QThread::finished,m_objThread,&QObject::deleteLater);
        connect(m_objThread,&QThread::finished,m_obj,&QObject::deleteLater);
        connect(this,&Widget::startObjThreadWork1,m_obj,&ThreadObject::runSomeBigWork1);
        connect(this,&Widget::startObjThreadWork2,m_obj,&ThreadObject::runSomeBigWork2);
        connect(m_obj,&ThreadObject::progress,this,&Widget::progress);
        connect(m_obj,&ThreadObject::message,this,&Widget::receiveMessage);
        m_objThread->start();
    }
    //调用线程的runSomeBigWork1
    void Widget::onButtonObjectMove2ThreadClicked()
    {
        if(!m_objThread)
        {
            startObjThread();
        }
        emit startObjThreadWork1();//主线程通过信号换起子线程的槽函数
        ui->textBrowser->append("start Obj Thread work 1");
    }
    //调用线程的runSomeBigWork2
    void Widget::onButtonObjectMove2Thread2Clicked()
    {
        if(!m_objThread)
        {
            startObjThread();
        }
        emit startObjThreadWork2();//主线程通过信号换起子线程的槽函数
        ui->textBrowser->append("start Obj Thread work 2");
    }
    //调用线程的中断
    void Widget::onButtonObjectThreadStopClicked()
    {
        if(m_objThread)
        {
            if(m_obj)
            {
                m_obj->stop();
            }
        }
    }

创建线程和官方例子差不多，区别是`QThread`也是用堆分配，这样，让QThread自杀的槽就一定记得加上，否则`QThread`就逍遥法外了。

connect(m_objThread,&QThread::finished,m_objThread,&QObject::deleteLater);

## 3.2 加锁对性能的影响 ##

上例的`runSomeBigWork2`中，让一个int不停自加1，一直加到int的最大值,为了验证加锁和不加锁的影响，这里对加锁和不加锁运行了两次观察耗时的变化

void ThreadObject::runSomeBigWork2()
    {
        {
            QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
            m_isStop = false;
        }
        int count = 0;
        QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FILE__).arg(__FUNCTION__).arg((int)QThread::currentThreadId());
        emit message(str);
        int process = 0;
        QElapsedTimer timer;
        timer.start();
        while(1)
        {
            {
                QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
                if(m_isStop)
                    return;
            }
            if(m_runCount2 == count)
            {
                break;
            }
            int pro = ((float)count / m_runCount2) * 100;
            if(pro != process)
            {
                process = pro;
                emit progress(pro);
                emit message(QString("%1,%2,%3,%4")
                             .arg(count)
                             .arg(m_runCount2)
                             .arg(pro)
                             .arg(timer.elapsed()));
                timer.restart();
            }
            ++count;
        }
    }

结果如下：

![img][]

这里没个横坐标的每%1进行了21474837次循环，由统计图可见，Debug模式下使用了锁后性能下降4倍，Release模式下下降1.5倍的样子

## 3.3 总结 ##

*  如果线程要用到消息循环，使用继承`QObject`的多线程方法更简单
 *  继承`QObject`的多线程不能指定父对象
 *  把所有耗时操作都作为槽函数
 *  QMutex会带来一定的耗时，大概速度会降低1.5倍(Release模式)

[Qt_1._QThread]: https://blog.csdn.net/czyt1988/article/details/64441443
[Qt_2._QObject]: https://blog.csdn.net/czyt1988/article/details/71194457
[SouthEast]: /images/20221005/4dabda07d40644a6b7f2cae1baf47421.png
[img]: /images/20221005/85277bb21f5b4676b7cd4fe5d504f452.png