Qt多线程实现方式-moveToThread及其注意事项

news2024/11/28 16:45:58

Qt多线程实现方式-moveToThread及其注意事项

  • Chapter1 Qt多线程实现方式-moveToThread
    • 一、Qt下使用线程主要有两种方法。
    • 二、Qt下创建多线程也有两种方法。
    • 三、其它问题。
  • Chapter2 QT多线程接收串口数据
    • 1.前言
    • 2.功能作用
    • 3.软件测试效果
    • 4.基本步骤
  • Chapter3 利用Qt多线程机制实现双路串口数据流的接收和发送
    • 1. 主程序界面
    • 2. 两个子线程的线程号（调试信息中输出）

特别注意：
通过obj->movetothread(thread)并不是将Object中所有的函数都移动到子线程当中。只有通过槽函数连接的才在子线程中，可以通过qDebug()打印其currentThreadId多试试。

Chapter1 Qt多线程实现方式-moveToThread

原文链接：https://blog.csdn.net/k331922164/article/details/70990239

一、Qt下使用线程主要有两种方法。

一种是传统的继承QThread类，重写run方法。

class WorkerThread : public QThread
 {
     Q_OBJECT
     void run() override {
         QString result;
         /* ... here is the expensive or blocking operation ... */
         emit resultReady(result);
     }
 signals:
     void resultReady(const QString &s);
 };

 void MyObject::startWorkInAThread()
 {
     WorkerThread *workerThread = new WorkerThread(this);
     connect(workerThread, &WorkerThread::resultReady, this, &MyObject::handleResults);
     connect(workerThread, &WorkerThread::finished, workerThread, &QObject::deleteLater);
     workerThread->start();
 }

该方法已经落伍了，主要原因线程不安全，需要自己手动加锁，比较麻烦，所以推荐使用方法二。

定义一个工作线程（Worker类）继承QObject，在主线程（Controller类）中创建QThread对象、Worker对象，Worker对象调用moveToThread方法。

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 &);
 };

这样一来，整个Worker对象都移入线程中（线程安全），然后在主线程中每发射一次信号给工作线程，工作线程的槽函数就执行一次。

工作线程执行完，再发射信号到主线程中，以便释放内存。

新建一个Woker对象和一个QThread对象，才能创建一个线程，如果要创建若干多个线程，则需要若干个Woker对象和QThread对象了。

二、Qt下创建多线程也有两种方法。

一种是使用容器（如：QVector类、QList类）去装入多个Worker对象和多个QThread对象，使用[]（类似数组的操作），即可访问单个对象。

另一种是使用并发类QtConcurrent。

三、其它问题。

1、使用线程时，能编译通过但是提示段错误，原因是没有在构造函数内new Worker对象和QThread对象。

2、内存泄漏，线程做完时，需要调用quit方法、wait方法，还要delete Worker对象和QThread对象。如果后面还要使用该线程，则再加上new Worker对象和QThread对象。
3、调用任务管理器，可以观察到是否出现内存泄漏。没有任何操作，内存使用量不停增加，即为内存泄漏。

Chapter2 QT多线程接收串口数据

原文链接：https://blog.csdn.net/aptblaze/article/details/118003195

1.前言

QT多线程的使用，和绝大数人一样，犯了错误（请查阅Qt开发人员( Bradley T. Hughes)Blog中的文章 you are-doing-it-wrong介绍）。为了解决问题，网上查阅学习了几十篇文章，基本都是错误的使用方法，或者不完整，未能给予正确的引导。
为方便后来学习者，少走弯路，于是自己动手写了一下程序，过程不再赘述，只以完整的案例进行教学，内部注释较多，可供大家阅读、思考。

2.功能作用

使用多线程，避免上位机软件与单片机等硬件设备高速通讯时，造成软件界面假死、丢包等现象。同时对串口进行了简单的封装，方便调用。本文提供了完整的源代码，方便测试。有较详细的注释方便阅读、思考。编译环境为QT5.8.0，Qt Creator4.2.1

3.软件测试效果

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

4.基本步骤

（1）pro文件添加QT5自带的头文件

QT       += serialport

(2)serialworker.h头文件

#include "serialworker.h"

SerialWorker::SerialWorker(QSerialPort *ser, QObject *parent) : QObject(parent),serial(ser)
{

}
QString SerialWorker::ByteArrayToHexString(QByteArray data)
{
    QString ret(data.toHex().toUpper());
    int len = ret.length()/2;
    qDebug()<<"收到字节长度为："<<len;
    for(int i=1;i<len;i++)
    {
        ret.insert(2*i+i-1," ");
    }
    return ret;
}

void SerialWorker::doDataReciveWork()
{    
    QByteArray buffer = serial->readAll();
    // 2.进行数据处理
    QString result = ByteArrayToHexString(buffer);
    qDebug() <<  "子线程收到数据：" << result << "线程ID：" << QThread::currentThreadId();
    // 3.将结果发送到主线程
    emit sendResultToGui(result);
}

（3）mainwindow.h文件

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    setWindowTitle("子线程读串口");
    this->setMinimumSize(600,248);
    this->setMaximumSize(1200,496);

    InitSerialPortName();

    //1.新建串口处理子线程
    SerialWorker *ser = new SerialWorker(&serial_1);
    ser->moveToThread(&serialThread_1);

   // 2.连接信号和槽
    QString s;
    connect(&serialThread_1, &QThread::finished, ser, &QObject::deleteLater);           // 线程结束，自动删除对象
    connect(&serial_1, &QSerialPort::readyRead, ser, &SerialWorker::doDataReciveWork); // 主线程通知子线程接收数据的信号
    connect(ser, &SerialWorker::sendResultToGui, this, &MainWindow::handleResults);    // 主线程收到数据结果的信号
  //  connect(ser,SIGNAL(sendResultToGui(QString)), this, SLOT(handleResults(QString)));     //主线程收到数据结果的信号写法2

    // 3.开始运行子线程
    serialThread_1.start();                   // 线程开始运行
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    serialThread_1.quit();
    serialThread_1.wait();
    delete ui;
}

void MainWindow::InitSerialPortName()
{
    // 清空下拉框
    ui->box_portName->clear();

    //通过QSerialPortInfo查找可用串口
    foreach(const QSerialPortInfo &info, QSerialPortInfo::availablePorts())
    {
        QString showName = info.portName();
        qDebug() << showName+info.description();
        ui->box_portName->addItem(showName);
    }
    //波特率
        QStringList baudrateList;
        baudrateList<<"4800"<<"9600"<<"19200"<<"38400"<<"57600"<<"115200";
        ui->box_baudrate->addItems(baudrateList);//添加下拉列表选项
        ui->box_baudrate->setCurrentText("115200");//界面中初始值
    //    ui->box_baudrate->setView(new QListView(this));//该设置是配合qss的，不然item行高设置没效果
    //数据位
        QStringList databitList;
        databitList<<"5"<<"6"<<"7"<<"8";
        ui->box_dataBits->addItems(databitList);
        ui->box_dataBits->setCurrentText("8");
//      ui->box_dataBits->setView(new QListView(this));
        //校验位
        QStringList parityList;
        parityList<<"无"<<"奇"<<"偶";
        ui->box_parityBit->addItems(parityList);
        ui->box_parityBit->setCurrentText("No");
//      ui->box_parityBit->setView(new QListView(this));
        //停止位
        QStringList stopbitList;
        stopbitList<<"1"<<"2";
        ui->box_stopBit->addItems(stopbitList);
        ui->box_stopBit->setCurrentText("1");
//      ui->box_stopBit->setView(new QListView(this));
        //流控制
//        QStringList flowctrlList;
//        flowctrlList<<"No"<<"Hardware"<<"Software";
//        ui->boxFlowControl->addItems(flowctrlList);
//        ui->boxFlowControl->setCurrentText("No");
      ui->boxFlowControl->setView(new QListView(this));
}

void MainWindow::on_btn_openPort_clicked()
{
    if(ui->btn_openPort->text()==QString("打开串口"))
    {
        //设置串口名
        QString portName = (ui->box_portName->currentText()).split(":").at(0);
        qDebug() <<"当前打开串口为："<<portName;
        serial_1.setPortName(portName);

        //设置波特率
        serial_1.setBaudRate(ui->box_baudrate->currentText().toInt());

        //设置停止位
        if(ui->box_stopBit->currentText() == "1")
            serial_1.setStopBits(QSerialPort::OneStop);
        else if(ui->box_stopBit->currentText() == "2")
            serial_1.setStopBits(QSerialPort::TwoStop);

        //设置数据位数
        if(ui->box_dataBits->currentText() == "8")
            serial_1.setDataBits(QSerialPort::Data8);
        else if(ui->box_dataBits->currentText() == "7")
            serial_1.setDataBits(QSerialPort::Data7);
        else if(ui->box_dataBits->currentText() == "6")
            serial_1.setDataBits(QSerialPort::Data6);
        else if(ui->box_dataBits->currentText() == "5")
            serial_1.setDataBits(QSerialPort::Data5);

        //设置奇偶校验
        if(ui->box_parityBit->currentText() == "无")
            serial_1.setParity(QSerialPort::NoParity);
        else if(ui->box_parityBit->currentText() == "偶")
            serial_1.setParity(QSerialPort::EvenParity);
        else if(ui->box_parityBit->currentText() == "奇")
            serial_1.setParity(QSerialPort::OddParity);

//        //设置流控制
//        serial_1.setFlowControl(QSerialPort::NoFlowControl);

        //打开串口
        if(!serial_1.open(QIODevice::ReadWrite))
        {
            QMessageBox::about(NULL, "提示", "无法打开串口！");
            return;
        }

        //下拉菜单控件失能
        ui->box_portName->setEnabled(false);
        ui->box_baudrate->setEnabled(false);
        ui->box_dataBits->setEnabled(false);
        ui->box_parityBit->setEnabled(false);
        ui->box_stopBit->setEnabled(false);

        ui->btn_openPort->setText(QString("关闭串口"));

    }
    else
    {
        //关闭串口
        serial_1.close();
        //下拉菜单控件使能
        ui->box_portName->setEnabled(true);
        ui->box_baudrate->setEnabled(true);
        ui->box_dataBits->setEnabled(true);
        ui->box_parityBit->setEnabled(true);
        ui->box_stopBit->setEnabled(true);
        ui->btn_openPort->setText(QString("打开串口"));
    }
}

void MainWindow::on_btn_clearText_clicked()
{
    ui->browser_dataReceive->clear();
}

void MainWindow::handleResults(const QString &result)
{
    qDebug() <<  "主线程收到结果数据：" << result << "线程ID：" << QThread::currentThreadId();
    //从界面中读取以前收到的数据
    QString oldString = ui->browser_dataReceive->toPlainText()+'\n';
    oldString = oldString + QString(result);
    //清空以前的显示
    ui->browser_dataReceive->clear();
    //重新显示
    ui->browser_dataReceive->append(oldString);
}

（4）mainwindow.cpp文件

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    setWindowTitle("子线程读串口");
    this->setMinimumSize(600,248);
    this->setMaximumSize(1200,496);

    InitSerialPortName();

    //1.新建串口处理子线程
    SerialWorker *ser = new SerialWorker(&serial_1);
    ser->moveToThread(&serialThread_1);

   // 2.连接信号和槽
    QString s;
    connect(&serialThread_1, &QThread::finished, ser, &QObject::deleteLater);           // 线程结束，自动删除对象
    connect(&serial_1, &QSerialPort::readyRead, ser, &SerialWorker::doDataReciveWork); // 主线程通知子线程接收数据的信号
    connect(ser, &SerialWorker::sendResultToGui, this, &MainWindow::handleResults);    // 主线程收到数据结果的信号
  //  connect(ser,SIGNAL(sendResultToGui(QString)), this, SLOT(handleResults(QString)));     //主线程收到数据结果的信号写法2

    // 3.开始运行子线程
    serialThread_1.start();                   // 线程开始运行
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    serialThread_1.quit();
    serialThread_1.wait();
    delete ui;
}

void MainWindow::InitSerialPortName()
{
    // 清空下拉框
    ui->box_portName->clear();

    //通过QSerialPortInfo查找可用串口
    foreach(const QSerialPortInfo &info, QSerialPortInfo::availablePorts())
    {
        QString showName = info.portName();
        qDebug() << showName+info.description();
        ui->box_portName->addItem(showName);
    }
    //波特率
        QStringList baudrateList;
        baudrateList<<"4800"<<"9600"<<"19200"<<"38400"<<"57600"<<"115200";
        ui->box_baudrate->addItems(baudrateList);//添加下拉列表选项
        ui->box_baudrate->setCurrentText("115200");//界面中初始值
    //    ui->box_baudrate->setView(new QListView(this));//该设置是配合qss的，不然item行高设置没效果
    //数据位
        QStringList databitList;
        databitList<<"5"<<"6"<<"7"<<"8";
        ui->box_dataBits->addItems(databitList);
        ui->box_dataBits->setCurrentText("8");
//      ui->box_dataBits->setView(new QListView(this));
        //校验位
        QStringList parityList;
        parityList<<"无"<<"奇"<<"偶";
        ui->box_parityBit->addItems(parityList);
        ui->box_parityBit->setCurrentText("No");
//      ui->box_parityBit->setView(new QListView(this));
        //停止位
        QStringList stopbitList;
        stopbitList<<"1"<<"2";
        ui->box_stopBit->addItems(stopbitList);
        ui->box_stopBit->setCurrentText("1");
//      ui->box_stopBit->setView(new QListView(this));
        //流控制
//        QStringList flowctrlList;
//        flowctrlList<<"No"<<"Hardware"<<"Software";
//        ui->boxFlowControl->addItems(flowctrlList);
//        ui->boxFlowControl->setCurrentText("No");
      ui->boxFlowControl->setView(new QListView(this));
}

void MainWindow::on_btn_openPort_clicked()
{
    if(ui->btn_openPort->text()==QString("打开串口"))
    {
        //设置串口名
        QString portName = (ui->box_portName->currentText()).split(":").at(0);
        qDebug() <<"当前打开串口为："<<portName;
        serial_1.setPortName(portName);

        //设置波特率
        serial_1.setBaudRate(ui->box_baudrate->currentText().toInt());

        //设置停止位
        if(ui->box_stopBit->currentText() == "1")
            serial_1.setStopBits(QSerialPort::OneStop);
        else if(ui->box_stopBit->currentText() == "2")
            serial_1.setStopBits(QSerialPort::TwoStop);

        //设置数据位数
        if(ui->box_dataBits->currentText() == "8")
            serial_1.setDataBits(QSerialPort::Data8);
        else if(ui->box_dataBits->currentText() == "7")
            serial_1.setDataBits(QSerialPort::Data7);
        else if(ui->box_dataBits->currentText() == "6")
            serial_1.setDataBits(QSerialPort::Data6);
        else if(ui->box_dataBits->currentText() == "5")
            serial_1.setDataBits(QSerialPort::Data5);

        //设置奇偶校验
        if(ui->box_parityBit->currentText() == "无")
            serial_1.setParity(QSerialPort::NoParity);
        else if(ui->box_parityBit->currentText() == "偶")
            serial_1.setParity(QSerialPort::EvenParity);
        else if(ui->box_parityBit->currentText() == "奇")
            serial_1.setParity(QSerialPort::OddParity);

//        //设置流控制
//        serial_1.setFlowControl(QSerialPort::NoFlowControl);

        //打开串口
        if(!serial_1.open(QIODevice::ReadWrite))
        {
            QMessageBox::about(NULL, "提示", "无法打开串口！");
            return;
        }

        //下拉菜单控件失能
        ui->box_portName->setEnabled(false);
        ui->box_baudrate->setEnabled(false);
        ui->box_dataBits->setEnabled(false);
        ui->box_parityBit->setEnabled(false);
        ui->box_stopBit->setEnabled(false);

        ui->btn_openPort->setText(QString("关闭串口"));

    }
    else
    {
        //关闭串口
        serial_1.close();
        //下拉菜单控件使能
        ui->box_portName->setEnabled(true);
        ui->box_baudrate->setEnabled(true);
        ui->box_dataBits->setEnabled(true);
        ui->box_parityBit->setEnabled(true);
        ui->box_stopBit->setEnabled(true);
        ui->btn_openPort->setText(QString("打开串口"));
    }
}

void MainWindow::on_btn_clearText_clicked()
{
    ui->browser_dataReceive->clear();
}

void MainWindow::handleResults(const QString &result)
{
    qDebug() <<  "主线程收到结果数据：" << result << "线程ID：" << QThread::currentThreadId();
    //从界面中读取以前收到的数据
    QString oldString = ui->browser_dataReceive->toPlainText()+'\n';
    oldString = oldString + QString(result);
    //清空以前的显示
    ui->browser_dataReceive->clear();
    //重新显示
    ui->browser_dataReceive->append(oldString);
}

(5)serialworker.cpp文件

#include "serialworker.h"

SerialWorker::SerialWorker(QSerialPort *ser, QObject *parent) : QObject(parent),serial(ser)
{

}
QString SerialWorker::ByteArrayToHexString(QByteArray data)
{
    QString ret(data.toHex().toUpper());
    int len = ret.length()/2;
    qDebug()<<"收到字节长度为："<<len;
    for(int i=1;i<len;i++)
    {
        ret.insert(2*i+i-1," ");
    }
    return ret;
}

void SerialWorker::doDataReciveWork()
{    
    QByteArray buffer = serial->readAll();
    // 2.进行数据处理
    QString result = ByteArrayToHexString(buffer);
    qDebug() <<  "子线程收到数据：" << result << "线程ID：" << QThread::currentThreadId();
    // 3.将结果发送到主线程
    emit sendResultToGui(result);
}

Chapter3 利用Qt多线程机制实现双路串口数据流的接收和发送

原文链接：https://blog.csdn.net/SmartTiger_CSL/article/details/104383717

在上一篇文章的基础上，编写了一个对话框程序，可同时收发两路串口数据，每一路串口均在独立的子线程中实现。增加了清空edit的按钮。

1. 主程序界面

在这里插入图片描述

2. 两个子线程的线程号（调试信息中输出）

在这里插入图片描述

主线程的ID号为0x179c，两个串口子线程类的构造均是在主线程中，串口的启动、接收数据均在各自的子线程中，子线程ID号分别在0x14e4和0x5b0。而串口的关闭是在主线程中。这是和connect的配置有关。代码如下：

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

SerialController::SerialController(QObject *parent) : QObject(parent)
{
    m_portId = -1;
}

SerialController::~SerialController()
{
    if(m_serialThread.isRunning())
    {
        m_serialPort->closePort();
        delete m_serialPort;
        m_serialThread.quit();
        m_serialThread.wait();
     }

}
void SerialController::initCtrl(int portId,QString portName,long portBaud)
{
    m_portId = portId;
    m_portName = portName;
    m_portBaud = portBaud;
    qDebug()<<"Controller is running in main thread: "<<QThread::currentThreadId();

    //实例对象保存在堆上，没有父对象的指针要想正常销毁，需要将线程的 finished() 信号关联到 QObject 的 deleteLater() 让其在正确的时机被销毁

    m_serialPort = new SerialPort(m_portId,m_portName,m_portBaud);
    //m_serialPort对象不能有父对象。
    m_serialPort->moveToThread(&m_serialThread);

    connect(this,&SerialController::startRunning,m_serialPort,&SerialPort::startPort);
    connect(&m_serialThread,&QThread::finished,m_serialPort,&QObject::deleteLater);
    connect(this,&SerialController::ctrlSendData,m_serialPort,&SerialPort::write_Data);//从主线程发来的数据写入串口
    connect(m_serialPort,&SerialPort::receive_data,this,&SerialController::ctrlReceiveData);//从串口读取的数据发送给主线程
}
void SerialController::startCtrl()
{
    m_serialThread.start();
    emit startRunning();

}
void SerialController::stopCtrl()
{
    if(m_serialThread.isRunning())
    {       
        m_serialPort->closePort();
        m_serialThread.quit();//会自动发送finished信号
        m_serialThread.wait();       
    }
}

串口的启动和接收数据所在的函数startPort与QThread类的connect信号关联，因此是在子线程中执行；而串口的关闭函数closePort没有与connect关联，不是槽函数，是在SerialController类的stopCtrl中执行，SerialController存在于主线中，因此closePort在主线程中执行。
因此，这里验证里上一篇文章中的重点（3）：
(3)controller、worker 对象到底在哪个线程？「在哪创建就属于哪」这句话放在任何地方都是适用的。而 moveToThread() 函数的作用是将槽函数在指定的线程中被调用。也就是说controller、worker对象均在主线程中。除了绑定在connect上的槽函数（及槽函数体调用的函数）外，worker的其余函数也在主线程中执行。这个connect发送者可以是SerialController本身（this），也可以是m_serialThread
moveToThread()并不是将整个worker 对象“搬移”到controller线程中，而是将connect中的槽函数放到controller线程中执行。不注意这一点的话，很可能出现“QObject::Cannot create children for a parent that is in a different thread”问题。或者出现“耗时工作代码”仍在主线程中运行的情况。

在这里插入图片描述

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