Qt 中实现异步散列器

news2024/9/24 3:23:56

【写在前面】

在很多工作中，我们需要计算数据或者文件的散列值，例如登录或下载文件。

而在 Qt 中，负责这项工作的类为 QCryptographicHash。

关于 QCryptographicHash：

QCryptographicHash 是 Qt 框架中提供的一个用于生成加密散列（哈希值）的类。该类可以将任意长度的输入（二进制或文本数据）转换成固定长度的输出（哈希值），这一过程是不可逆的。QCryptographicHash 支持多种哈希算法，包括 MD4、MD5、SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384 和 SHA-512 等，这些算法在数据完整性校验、密码存储、数字签名等应用场景中非常有用。

主要特点：

支持多种哈希算法：QCryptographicHash 提供了多种哈希算法的支持，允许开发者根据具体需求选择合适的算法。
简单易用的接口：QCryptographicHash 提供了简单易用的接口来计算哈希值。开发者可以通过调用 QCryptographicHash::hash() 静态方法或创建 QCryptographicHash 对象并使用 addData() 和 result() 方法来计算哈希值。
逐块计算：QCryptographicHash 还可以逐块地计算哈希值，这对于处理大文件或流式数据非常有用。
可重复使用：QCryptographicHash 对象可以多次使用。当计算完一个哈希值后，可以通过调用 reset() 方法重置对象，然后继续计算新的哈希值。

详细可见前一篇：Qt 哈希加密之 QCryptographicHash

然鹅，虽然 QCryptographicHash 很优秀，但它最大的问题在于其散列值的计算是同步的( 即阻塞 )，对小数据来说并没什么影响，但对大数据来说则意味明显卡顿。

因此，我将 QCryptographicHash 进行简单封装，扩展了实用性的同时并将计算改为异步，还增加了进度通知和结束通知。

【正文开始】

先来看看 AsyncHasher 的使用效果图：

AsyncHasher 的使用方法非常简单：

1、包含头文件：在使用 AsyncHasher 之前，需要包含相应的头文件 #include "asynchasher.h"。

2、通过 setSource / setSourceText / setSourceData / setSourceObject 设置源目标。

3、通过 void hashProgress(qint64 processed, qint64 total) 来获取进度，void finished() 通知计算结束。

4、通过 QString hashValue() const 获取最终结果。

例如 C++ 使用：

    AsyncHasher *hasher = new AsyncHasher;
    hasher->setSourceText("Test Text");
    QObject::connect(hasher, &AsyncHasher::finished, [hasher]{
        qDebug() << hasher->hashValue();
    });

并且我还做了 Qml 适配，使用方法：

    AsyncHasher {
        id: textHasher
        algorithm: AsyncHasher.Md5
        onStarted: {
            startTime = Date.now();
        }
        onFinished: {
            totalTime = Date.now() - startTime;
            console.log("HashValue:", hashValue, "time:", totalTime);
        }
        property real startTime: 0
        property real totalTime: 0
    }

完整头文件如下：

#ifndef ASYNCHASHER_H
#define ASYNCHASHER_H

#include <QCryptographicHash>
#include <QFuture>
#include <QObject>
#include <QUrl>

QT_FORWARD_DECLARE_CLASS(QNetworkAccessManager);

QT_FORWARD_DECLARE_CLASS(AsyncHasherPrivate);

class AsyncHasher : public QObject
{
    Q_OBJECT

    Q_PROPERTY(QCryptographicHash::Algorithm algorithm READ algorithm WRITE setAlgorithm NOTIFY algorithmChanged)
    Q_PROPERTY(bool asynchronous READ asynchronous WRITE setAsynchronous NOTIFY asynchronousChanged)
    Q_PROPERTY(QString hashValue READ hashValue NOTIFY hashValueChanged)
    Q_PROPERTY(int hashLength READ hashLength NOTIFY hashLengthChanged)
    Q_PROPERTY(QUrl source READ source WRITE setSource NOTIFY sourceChanged)
    Q_PROPERTY(QString sourceText READ sourceText WRITE setSourceText NOTIFY sourceTextChanged)
    Q_PROPERTY(QByteArray sourceData READ sourceData WRITE setSourceData NOTIFY sourceDataChanged)
    Q_PROPERTY(QObject* sourceObject READ sourceObject WRITE setSourceObject NOTIFY sourceObjectChanged)

public:
    Q_ENUMS(QCryptographicHash::Algorithm);

    explicit AsyncHasher(QObject *parent = nullptr);
    ~AsyncHasher();

    QNetworkAccessManager *networkManager() const;

    QCryptographicHash::Algorithm algorithm();
    void setAlgorithm(QCryptographicHash::Algorithm algorithm);

    bool asynchronous() const;
    void setAsynchronous(bool async);

    QString hashValue() const;

    int hashLength() const;

    QUrl source() const;
    void setSource(const QUrl &source);

    QString sourceText() const;
    void setSourceText(const QString &sourceText);

    QByteArray sourceData() const;
    void setSourceData(const QByteArray &sourceData);

    QObject *sourceObject() const;
    void setSourceObject(QObject *sourceObject);

    bool operator==(const AsyncHasher &hasher);
    bool operator!=(const AsyncHasher &hasher);

    QFuture<QByteArray> static hash(const QByteArray &data, QCryptographicHash::Algorithm algorithm);

signals:
    void algorithmChanged();
    void asynchronousChanged();
    void hashValueChanged();
    void hashLengthChanged();
    void sourceChanged();
    void sourceTextChanged();
    void sourceDataChanged();
    void sourceObjectChanged();
    void hashProgress(qint64 processed, qint64 total);
    void started();
    void finished();

private slots:
    void setHashValue(const QString &value);

private:
    Q_DECLARE_PRIVATE(AsyncHasher);
    QScopedPointer<AsyncHasherPrivate> d_ptr;
};

#endif // ASYNCHASHER_H