Qt 多线程TCP客户端使用QTimer进行重连服务器———附带详细代码和讲解

news2024/9/20 22:45:48

文章目录

  • 0 背景
  • 1 原理
    • 1.1 QThread的线程归属
    • 1.2 Qtimer使用
    • 1.3 TCP客户端使用
  • 2 问题解决
    • 2.1 解决思路
    • 2.2 解决方法
  • 3 完整的代码示例
    • 3.1 tcp_client类
    • 3.2 主界面类
  • 附录
  • 参考

0 背景

在子线程中，使用Qtimer来进行定时重连TCP服务器，总是会出现跨线程创建和使用问题。

具体问题如下：
在这里插入图片描述
上面的问题归结起来就是：

1，不能为属于不同线程的父对象创建子对象；
2，不能跨线程关闭和开启Qtimer。

1 原理

1.1 QThread的线程归属

我们使用如下代码测试，线程中的归属问题：

线程类的测试代码：

class DealTcpClientThreadOne : public QThread{
    Q_OBJECT

public:
    DealTcpClientThreadOne(){
        qDebug() << "DealTcpClientThreadOne: " << QThread::currentThread();
    }

    void run() override
    {
        qDebug() << "DealTcpClientThreadOne::run, thread = " << QThread::currentThread();
        qDebug() << "DealTcpClientThreadOne::run, ThreadTest2 thread = " << this->thread();
    }
};

测试代码：

int main(int argc, char *argv[])
{
    QGuiApplication app(argc, argv);

    DealTcpClientThreadOne thread2;
    thread2.start();

    return app.exec();
}

测试的的结果为：

DealTcpClientThreadOne:  QThread(0x600003bf01b0)
DealTcpClientThreadOne::run, thread =  DealTcpClientThreadOne(0x7ff7bdec8748)
DealTcpClientThreadOne::run, ThreadTest2 thread =  QThread(0x600003bf01b0)

可以看出Qthread的构造函数和run函数的运行的线程是不一样，不属于同一个。

1.2 Qtimer使用

QTimer特点：
1，不能跨线程启动和停止定时器。
2，不能在一个线程中启动定时器关联的对象，而在另一个线程释放(析构)此定时器关联的对象。

原因：定时器相关的逻辑和数据结构与线程关联，只能在同一个线程中。
Timer的任务超时，会把定时阻塞。

1.3 TCP客户端使用

主界面文件

//头文件
	QThread m_dealTcpClientThreadOne;
	TcpClient*  m_tcpClientOne
	
//cpp文件
    QString ip = "192.168.0.222";
    int port = 10000;

    //客户端1
    m_tcpClientOne = new TcpClient(this, ip, port);

    m_tcpClientOne->moveToThread(&m_dealTcpClientThreadOne);

    //在主线程中创建
    connect(this, &MainInterface::startClientConnectTcpServer,
            m_tcpClientOne, &TcpClient::initializeFunction);

    //线程销毁
    connect(&m_dealTcpClientThreadOne, &QThread::finished,
            this, &TcpClient::deleteLater);

    //客户端收到的数据
    connect(m_tcpClientOne, &TcpClient::receiveData,
            this, [](QByteArray data){
                qDebug()<<"收到的数据:"<<data;
            });

    //客户端发送数据到服务器
    connect(this, &MainInterface::sendData2TcpServer,
            m_tcpClientOne, &TcpClient::sendData);

    //开启线程
    m_dealTcpClientThreadOne.start();

    //开启客户端重连计时
    emit startClientConnectTcpServer();

运行结果【完整运行代码，见末尾】：

DealTcpClientThreadOne()  QThread(0xa082b0)
initializeClient() QThread(0xa082b0)
TcpClient::TcpClient QThread(0xa082b0)
initializeFunction() DealTcpClientThreadOne(0x8ffd48)
startClientReconnectTcpServerTimer:  DealTcpClientThreadOne(0x8ffd48)

从上面代码中，我们可以得出m_tcpClientOne【TcpClient类】和m_dealTcpClientThreadOne【Qthread类】的构造函数在一个线程A中，经过moveToThread【Qthread类】后，运行到了m_dealTcpClientThreadOne的run函数中的线程B中。

2 问题解决

2.1 解决思路

经过上面的分析，我们知道TcpClient类的m_tcpClientOne对象和Qthread类的m_dealTcpClientThreadOne对象的构造函数都属于主线程，而m_tcpClientOne对象功能函数（收、发服务器数据的函数）都是运行在Qthread类的run函数的线程中。

因此为了让套接字和QTimer都归属于同一个线程，我们使用信号和槽函数，让m_tcpClientOne对象中成员QTcpSocket类和QTimer类的对象在线程运行起来（m_dealTcpClientThreadOne.start();）后再创建。

2.2 解决方法

关键代码为：

在主界面类MainInterface中构建信号和槽函数：

    //
    connect(this, &MainInterface::startClientConnectTcpServer,
            m_tcpClientOne, &TcpClient::initializeFunction);

在客户端类TcpClient中创建套接字QTcpSocket类和计时器QTimer类：

void TcpClient::initializeFunction()
{
    qDebug()<<"initializeFunction()"<< QThread::currentThread();

    m_tcpSocket = new QTcpSocket();


    startClientReconnectTcpServerTimer();
//...
 }
   
void TcpClient::startClientReconnectTcpServerTimer()
{
    qDebug() << "startClientReconnectTcpServerTimer: " << QThread::currentThread();

    //如果不带this，则需要自己销毁
    m_reconnectTimer = new QTimer(this);

    connect(m_reconnectTimer, &QTimer::timeout,
            this, &TcpClient::reConnectTcpServer);

    m_reconnectTimer->start(m_refreshTime);

}

运行后的结果，如下图所示（都在同一个线程中运行）：

在这里插入图片描述

3 完整的代码示例

3.1 tcp_client类

h文件：

#ifndef TCP_CLIENT_H
#define TCP_CLIENT_H


#include <QObject>
#include <QTcpSocket>
#include <QByteArray>
#include <QTimer>


class TcpClient : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    TcpClient(QObject *object, QString ip, int port);


    ~TcpClient();

private:
    /**
        QAbstractSocket::UnconnectedState：未连接状态
        QAbstractSocket::HostLookupState：正在解析主机名
        QAbstractSocket::ConnectingState：正在尝试连接
        QAbstractSocket::ConnectedState：已连接
        QAbstractSocket::BoundState：已绑定
        QAbstractSocket::ClosingState：正在关闭
        QAbstractSocket::ListeningState：正在监听
     */
    enum SocketState {
        UnconnectedState=0,
        HostLookupState=1,
        ConnectingState=2,
        ConnectedState=3,
        BoundState=4,
        ListeningState=5,
        ClosingState=6
    };

    QObject* m_object;

    QTcpSocket* m_tcpSocket;

    QByteArray m_receiveData;

    //定时重连服务器
    QTimer* m_reconnectTimer;
    //重连计时
    int m_refreshTime = 3000;

    QString m_ip;
    int m_port;

public slots:
    /**
     * @brief initializeFunction:创建套接字、计时器、功能槽函数
     */
    void initializeFunction();
    /**
     * @brief getConnectStatus：获得连接状态
     * @return
     */
    int getConnectStatus();
    /**
     * @brief startClientReconnectTcpServerTimer:开始重连计时器
     */
    void startClientReconnectTcpServerTimer();
    /**
     * @brief reConnectTcpServer：重连服务器
     * @return
     */
    bool reConnectTcpServer();
    /**
     * @brief sendData：发送有数据给服务器
     * @param data
     */
    void sendData(QByteArray data);
signals:
    void receiveData(QByteArray data);

    void startReConnectTcpServerTimer();

    void stopReConnectTcpServerTimer();
};
#endif // TCP_CLIENT_H

cpp类：

#include "tcp_client.h"

#include <QThread>

TcpClient::TcpClient(QObject* object, QString ip, int port)
{

    qRegisterMetaType<QAbstractSocket::SocketError>("QAbstractSocket::SocketError");
    qDebug()<<"TcpClient::TcpClient"<< QThread::currentThread();

    m_ip = ip;
    m_port = port;
    m_object = object;

}

void TcpClient::initializeFunction()
{
    qDebug()<<"initializeFunction()"<< QThread::currentThread();

    m_tcpSocket = new QTcpSocket();


    startClientReconnectTcpServerTimer();

    m_tcpSocket->connectToHost(m_ip, m_port);

    //成功连接
    connect(m_tcpSocket, &QTcpSocket::connected, this, [=]() {

        //发送上电信息
        QByteArray data;
        data += 0x02;
        m_tcpSocket->write(data);
    });

    //断开连接
    connect(m_tcpSocket, &QTcpSocket::disconnected,
            this, &TcpClient::reConnectTcpServer);

    //接受到服务器信息
    connect(m_tcpSocket, &QTcpSocket::readyRead, this, [&](){
        while (m_tcpSocket->bytesAvailable() > 0)
        {
            m_receiveData = m_tcpSocket->readAll();


            qDebug()<<"收到的数据:"<<m_receiveData.toHex().toUpper();
        }
        emit receiveData(m_receiveData);
    });

}

TcpClient::~TcpClient()
{
    //自己销毁
    // m_reconnectTimer->disconnect();
    // m_reconnectTimer->deleteLater();

    // 结束连接
    m_tcpSocket->disconnectFromHost();
    m_tcpSocket->deleteLater() ;
}

void TcpClient::sendData(QByteArray data){
    m_tcpSocket->write(data);
}

void TcpClient::startClientReconnectTcpServerTimer()
{
    qDebug() << "startClientReconnectTcpServerTimer: " << QThread::currentThread();

    //如果不带this，则需要自己销毁
    m_reconnectTimer = new QTimer(this);

    connect(m_reconnectTimer, &QTimer::timeout,
            this, &TcpClient::reConnectTcpServer);

    m_reconnectTimer->start(m_refreshTime);

}


//重新连接服务器
bool TcpClient::reConnectTcpServer()
{
    qDebug() << "reConnectTcpServer: " << QThread::currentThread();

    if(m_tcpSocket->state() != QAbstractSocket::ConnectedState){
        m_tcpSocket->abort();
        m_tcpSocket->connectToHost(m_ip, m_port);

        if(m_tcpSocket->waitForConnected(2000)){
            qDebug() << "成功连接服务器:"<<m_tcpSocket->state();
            m_reconnectTimer->stop();

            return false;
        }
        else{
            qDebug() << "失败连接服务器："<<m_tcpSocket->state();

            m_reconnectTimer->start(m_refreshTime);
            return true;
        }
    }else{
        return false;
    }
}


int TcpClient::getConnectStatus()
{
    return m_tcpSocket->state();
}

3.2 主界面类

#ifndef MAIN_INTERFACE_H
#define MAIN_INTERFACE_H

#include <QMainWindow>

#include <QThread>
#include "tcp_client.h"

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui {
class MainInterface;
}
QT_END_NAMESPACE

class DealTcpClientThreadOne : public QThread{
    Q_OBJECT

public:
    DealTcpClientThreadOne(){
        qDebug() << "DealTcpClientThreadOne() " << QThread::currentThread();

    }
};

class MainInterface : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

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

private:
    Ui::MainInterface *ui;

private:
    DealTcpClientThreadOne m_dealTcpClientThreadOne;
    //QThread m_dealTcpClientThreadOne;

    TcpClient* m_tcpClientOne;

    void initializeClient();

signals:
    void startClientConnectTcpServer();

    void sendData2TcpServer(QByteArray data);
};
#endif // MAIN_INTERFACE_H


#include "main_interface.h"
#include "ui_main_interface.h"

MainInterface::MainInterface(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainInterface)
{
    ui->setupUi(this);

   this->setWindowTitle("自动重连TCp服务器客户端");

    //初始化客户端
    initializeClient();

    //发送数据到客户端
    //connect(ui->pushButton, &QPushButton::clicked,
       //     this, [&](){
     //   emit sendData2TcpServer(ui->lineEdit->text().toUtf8());
   // });

}

MainInterface::~MainInterface()
{
    //退出客户端
    m_dealTcpClientThreadOne.quit();//停止事件循环
    m_dealTcpClientThreadOne.wait();//阻塞知道线程结束

    delete ui;
}

void MainInterface::initializeClient()
{
    QString ip = "192.168.0.222";
    int port = 10000;

    qDebug()<<"initializeClient()"<< QThread::currentThread();


    //客户端1
    m_tcpClientOne = new TcpClient(this, ip, port);

    m_tcpClientOne->moveToThread(&m_dealTcpClientThreadOne);

    //在主线程中创建
    connect(this, &MainInterface::startClientConnectTcpServer,
            m_tcpClientOne, &TcpClient::initializeFunction);

    //线程销毁
    connect(&m_dealTcpClientThreadOne, &QThread::finished,
            this, &TcpClient::deleteLater);

    //客户端收到的数据
    connect(m_tcpClientOne, &TcpClient::receiveData,
            this, [](QByteArray data){
                qDebug()<<"收到的数据:"<<data;
            });

    //客户端发送数据到服务器
    connect(this, &MainInterface::sendData2TcpServer,
            m_tcpClientOne, &TcpClient::sendData);

    //开启线程
    m_dealTcpClientThreadOne.start();

    //开启客户端重连计时
    emit startClientConnectTcpServer();

}

附录

完整的代码项目

参考

Qt多线程问题分析及解决思路QObject: Cannot create children for a parent that is in a different thread

简单例子理解 Qt 中 QObject: Cannot create children for a parent that is in a different thread. 问题

Qt多线程中使用QTimer（常见问题汇总）

Qt Forum QObject: Cannot create children for a parent that is in a different thread.

QObject::killTimer: timers cannot be stopped from another thread-解决方案

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