浅谈QT的几种线程的使用和区别。

news2024/11/25 12:34:43

简介：

线程是操作系统中的基本执行单元，是一个独立的执行路径。每个线程都有自己的栈空间，用于存储本地变量和函数调用的上下文。多个线程可以在同一进程中并发执行，从而实现并发处理，提高程序的性能和响应能力。
与进程不同的是，线程是轻量级的，它们共享同一进程的地址空间，这意味着它们可以访问相同的内存和文件资源，从而更容易地共享数据和通信

线程类型：

1、QThread。
2、QObject+moveToThread实现。
3、QThreadPool+QRunnable实现。
4、QFuture+QtConcurrent实现。
5、std::thread实现，不是QT自身的，但是在Qt中使用比较方便也介绍下。

QThread：

介绍：优点是简单易用，能轻松地创建和管理线程。它提供了一些方法来控制线程的生命周期，包括start()和quit()方法来启动和停止线程，以及wait()方法来等待线程完成。
QThread还提供了一些信号来管理线程。例如，finished()信号在线程完成执行后发出，error()信号在线程发生错误时发出。它的线程入口是从run函数开始。
但是它也存在缺点，它只有run函数内部才是在线程范围内，其它函数都是在主线程中。
适用场景：生命周期长但是交互少的场景。
代码：
.h

#include <QThread>
class MThread : public QThread
{
    Q_OBJECT
public:
    MThread();

    void run();
public slots:
    void test(int val);
};

.cpp

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

MThread::MThread()
{
    qDebug()<<"main thread"<<QThread::currentThreadId();
}

void MThread::test(int val)
{
    qDebug()<<"test val"<<QThread::currentThreadId()<<val;
}

void MThread::run()
{
    qDebug()<<"thread 1"<<QThread::currentThreadId();
}

调用

    MThread *thread = new MThread();
    connect(this,&Widget::sigSendVal,thread,&MThread::test);
    thread->start();
    this->sigSendVal(66);
    thread->wait();
    thread->exit();

结果：
在这里插入图片描述

QObject+moveToThread实现：

介绍：优点是交互灵活，且跟主线程之间的所有信号槽都是在线程中执行，QThread拥有的线程控制它都具有，如start，quit，wait等等。
缺点：代码逻辑较复杂，使用灵活性没有那么高，由于创建的类较多，内存占用较高，性能相对较低。
适用场景：生命周期长，交互频繁且需要交互逻辑也在线程中的场景。
代码：
.h

#include <QObject>
class MThreadObject : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    MThreadObject();
public slots:
    void startThread();
    void slotTest(int val);
};

};

.cpp

#include "mthreadobject.h"
#include <QThread>
#include <QDebug>

MThreadObject::MThreadObject()
{
    qDebug()<<"main thread"<<QThread::currentThreadId();
}

void MThreadObject::startThread()
{
    qDebug()<<"thread 2"<<QThread::currentThreadId();
}

void MThreadObject::slotTest(int val)
{
    qDebug()<<"test val"<<QThread::currentThreadId()<<val;
}

调用

    MThreadObject* object = new MThreadObject();
    QThread* thread2 = new QThread;
    object->moveToThread(thread2);
    connect(thread2,&QThread::started,object,&MThreadObject::startThread);
    connect(this,&Widget::sigSendVal,object,&MThreadObject::slotTest);
    thread2->start();
    emit sigSendVal(66); //this->sigSendVal(66) 两种方法都可以

结果：
在这里插入图片描述

QThreadPool+QRunnable实现：

介绍：由于线程池原理就是将一堆任务分到设置的几个线程中，按照优先级先后执行，所有在存在大批量任务的时候，可以有效的管理线程的开销。QThreadPool c++实现
缺点：使用起来不是很灵活，由于存在任务排队和优先级设置，所有管理较复杂。
适用场景：需要创建大量生命周期短小，且逻辑重复简单的任务。

int activeThreadCount() const //当前的活动线程数量
void clear()//清除所有当前排队但未开始运行的任务
int expiryTimeout() const//线程长时间未使用将会自动退出节约资源，此函数返回等待时间
int maxThreadCount() const//线程池可维护的最大线程数量
void releaseThread()//释放被保留的线程
void reserveThread()//保留线程，此线程将不会占用最大线程数量，从而可能会引起当前活动线程数量大于最大线程数量的情况
void setExpiryTimeout(int expiryTimeout)//设置线程回收的等待时间
void setMaxThreadCount(int maxThreadCount)//设置最大线程数量
void setStackSize(uint stackSize)//此属性包含线程池工作线程的堆栈大小。
uint stackSize() const//堆大小
void start(QRunnable *runnable, int priority = 0)//加入一个运算到队列，注意start不一定立刻启动，只是插入到队列，排到了才会开始运行。需要传入QRunnable ，后续介绍
bool tryStart(QRunnable *runnable)//尝试启动一个
bool tryTake(QRunnable *runnable)//删除队列中的一个QRunnable，若当前QRunnable 未启动则返回成功，正在运行则返回失败
bool waitForDone(int msecs = -1)//等待所有线程运行结束并退出，参数为等待时间-1表示一直等待到最后一个线程退出
void setAutoDelete（bool flag = true）//QRunnable的设置项，用来标识是否在运行结束后自动由线程池释放空间

代码：
.h

#include <QObject>
#include <QRunnable>
class MRunnable : public QObject,public QRunnable
{
    Q_OBJECT
public:
    MRunnable(int num);
    void run();
    void setval(int index);
    int _index = 0;
    int _num = 0;
};

.cpp

#include "mrunnable.h"
#include <QDebug>
#include <QThread>

MRunnable::MRunnable(int num)
{
    qDebug()<<"main thread"<<QThread::currentThreadId();
}

void MRunnable::setval(int index)
{
    qDebug()<<"---------setval"<<index<<QThread::currentThreadId();
    _index = index;
}

void MRunnable::run()
{
    qDebug()<<_index<<_num<<"thread 3"<<QThread::currentThreadId();
    QThread::msleep(200);
}

调用

    QThreadPool pool;
    pool.setMaxThreadCount(3);
    QList<MRunnable*> runs;
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        MRunnable *run = new MRunnable(44);
        run->setval(i);
        pool.start(run);
    }
    for (int i = 0; i < runs.size(); ++i) {
        delete runs[i];
    }
    runs.clear();

结果：
在这里插入图片描述

QFuture+QtConcurrent实现:

介绍：QFuture + Qt Concurrent是Qt提供的一个并发编程框架，用于简化多线程和并行计算的开发。它提供了一组易于使用的函数和类，可以方便地在多线程环境下处理并发任务。优点简单易用、自动将大的问题拆分成更小的任务，并分配给不同的线程并行执行、异步计算，不会阻塞主线程。（详细介绍1、详细介绍2）
缺点：交互麻烦。
使用场景：需要临时使用一下线程的场景。
代码：
.pro
Qt += concurrent
.h

#include <QWidget>
#include <QDebug>
#include <QFuture>
#include <QtConcurrent>
namespace Ui {
class Widget;
}

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();

public slots:
    void slotFinish();
private:
    Ui::Widget *ui;
    QFuture<int> m_future;
    QFutureWatcher<int> m_watcher;
};

.cpp

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
Widget::Widget(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    auto func([&](int val){
        val = 2*val;
        qDebug()<<"thread 4"<<val<<QThread::currentThreadId();
        return val;
    });

	//异步调用
    QObject::connect(&m_watcher, &QFutureWatcher<void>::finished, this, &Widget::slotFinish);
    int val = 123;
    m_future = QtConcurrent::run(func,val);
    m_watcher.setFuture(m_future);

//    future.waitForFinished();//同步调用
    qDebug()<<"main thread"<<QThread::currentThreadId()<<m_future.result();
}

Widget::~Widget()
{
    delete ui;
}



void Widget::slotFinish()
{
    int res = m_future.result();
    qDebug()<<"watcher finish"<<res<<QThread::currentThreadId();
}

结果：
在这里插入图片描述

std::thread实现：

介绍：直接调用，优点使用方便灵活。缺点：无法完成复杂的交互。
适用场景：适用需要临时创建线程的场景下。
代码：

#include <thread>
void test()
{
    std::thread thread5([&](){
       qDebug()<<"thread 5"<<QThread::currentThreadId();
    });
    thread5.detach();
    qDebug()<<"main thread"<<QThread::currentThreadId();```
}