Qt事件循环嵌套，BlockingQueuedConnection与QWaitCondition比较

news2024/11/19 3:23:01

前言：

之前写过有关事件循环和条件变量的博客：

Qt使用事件循环，信号，stop变量，sleep阻塞，QWaitCondition+QMutex条件变量，退出子线程工作_大橘的博客-CSDN博客_qt stop函数

Qt事件循环（QCoreApplication::processEvents，exec）的应用_大橘的博客-CSDN博客_qcoreapplication::processevents()

主要用于线程间通信，实现子线程控制。

偶然看到一位朋友的博客：

14.QueuedConnection和BlockingQueuedConnection连接方式源码分析_Master Cui的博客-CSDN博客_blockingqueuedconnection

他很了不起，写了很多有深度的文章。从这篇博客中，原本很常用的信号槽机制，我突然想研究一下阻塞队列连接方式的效果。亦即：Qt::BlockingQueuedConnection，connect函数的最后一个参数。

信号槽连接方式：

qt信号槽的连接方式一共就这几种：

Qt::AutoConnection

Qt::DirectConnection

Qt::QueuedConnection

Qt::BlockingQueuedConnection

Qt::UniqueConnection

qt手册以及网络上的介绍太多太详细了。其实很简单，通常我不用这个参数，直接就是auto模式，qt会自动布置。

信号与槽在同一个线程时，默认是direct方式，也就是顺序执行的，发送信号以后立刻执行槽函数，然后执行发信号后面的语句。发信号就好像调用函数一样，执行完函数再执行后面的代码。

信号与槽不再同一个线程时，默认是队列模式，执行顺序受os调度影响，异步执行。发送信号以后不会立刻执行另一个线程的槽函数，而是把发送信号后面的语句一口气执行完，再执行另一个线程的槽。这里涉及事件循环的概念，不再赘述。

同样是信号与槽不再一个线程，还可以采用阻塞队列模式，就是同时具备上两种方式的特点。发送完信号，直接执行槽，然后执行发信号后面的代码。发信号这个线程会阻塞一下，等待槽执行完毕。

最后一种见名知意，不允许多次连接，如果不选这种模式，连接一次，就会触发一次槽。

原本上面这些连接方式不需要特别深入，知道即可。但是我对阻塞队列模式感兴趣，因为它特别像条件变量的效果，QWaitCondition。所以，先看一种场景，事件循环嵌套。

事件循环嵌套：

先看一段简单的代码：

#include "obj.h"
#include <QThread>
#include <QCoreApplication>
#include <QDebug>

Obj::Obj()
{

}

void Obj::f_Start()
{
    m_bStop = false;
    m_iLoopLevel++;

    while (true)
    {
        QCoreApplication::processEvents();//事件循环

        if (m_bStop)//退出判断
        {
            break;
        }

        QThread::msleep(200);
    }

    qDebug() << "Sub thread: event loop exists level: " << m_iLoopLevel;
    m_iLoopLevel--;

    if (m_iLoopLevel == 0)
    {
        f_Caller_Wakeup();
        qDebug() << "Sub thread: end.";
    }
}

void Obj::onStart()//这是一个槽函数，如果多次被触发，会让上面while循环中的eventloop嵌套
{
    f_Start();
}

void Obj::onStop()//用于接受停止命令，从而退出while循环，结束子线程
{
    qDebug() << "Sub thread: stopping...";
    m_bStop = true;
}

同时我做了一个窗体，用于人为控制子线程。

 点一次start就触发一层事件循环，点击stop会终止子线程所有循环。

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include "obj.h"
#include <QThread>
#include <QDebug>
#include <QTextCodec>

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

    m_obj = new Obj;
    connect(this, SIGNAL(sigStart()), m_obj, SLOT(onStart()));
    connect(this, SIGNAL(sigStop()), m_obj, SLOT(onStop()));
    m_obj->setParent(nullptr);

    QThread *thd = new QThread;
    thd->start();

    m_obj->moveToThread(thd);
}

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

void MainWindow::on_btnStart_clicked()
{
    emit sigStart();
}

void MainWindow::on_btnStop_clicked()
{
    qDebug() << "Main thread send signal";
    emit sigStop();
    qDebug() << "Main thread end.";
}

期望场景：

现在开始玩上面的代码，先说理想情况，我希望多次点击start产生循环嵌套以后，点击stop时，子线程逐级退出循环，而且主线程能正确获得已经结束的时机，从而再执行清理代码的时候不会造成野循环。

按照上面代码输出debug文本，我希望是这个顺序：

Main thread send signal.//主线程发信号
Sub thread: stopping...//子线程开始自我终结
Sub thread: event loop exists level:*//可能会有多级
Sub thread: end.//子线程结束
Main thread end.//主线程结束

上面只是理想，如果就按照上面的代码执行，效果不会实现，槽的执行方式默认时队列方式，它会先把主线程执行完，再执行子线程，这样在主线程写清理代码的时机就很重要，如果操作不当，会造成子线程野循环，报错。

Main thread send signal.//主线程发信号
Main thread end.//主线程结束
Sub thread: stopping...//子线程开始终结
Sub thread: event loop exists level:  3
Sub thread: event loop exists level:  2
Sub thread: event loop exists level:  1
Sub thread: end.//子线程结束

就如上面这样，显然不是想要的。如果一定要这样用，在子线程结束时还要给主线程发信号来触发清理操作。

使用阻塞连接方式：

按照阻塞连接的方式改一下主线程代码：

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include "obj.h"
#include <QThread>
#include <QDebug>
#include <QTextCodec>

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

    m_obj = new Obj;
    connect(this, SIGNAL(sigStart()), m_obj, SLOT(onStart()));

    //使用阻塞连接方式，就改这一个地方，只是加了一个参数
    connect(this, SIGNAL(sigStop()), m_obj, SLOT(onStop()), Qt::BlockingQueuedConnection);

    m_obj->setParent(nullptr);

    QThread *thd = new QThread;
    thd->start();

    m_obj->moveToThread(thd);
}

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

void MainWindow::on_btnStart_clicked()
{
    emit sigStart();
}

void MainWindow::on_btnStop_clicked()
{
    qDebug() << "Main thread send signal.";
    emit sigStop();
    qDebug() << "Main thread end.";
}

只在connect的时候加了一个参数而已，再看效果。

Main thread send signal.//主线程发信号
Sub thread: stopping...//子线程执行槽，执行完槽回到eventloop
Main thread end.//主线程继续结束
Sub thread: event loop exists level:  3//子线程退出逐级循环
Sub thread: event loop exists level:  2
Sub thread: event loop exists level:  1
Sub thread: end.//子线程结束

看效果有点那个意思，但是子线程一旦执行完槽函数，它就回到自己最近的一层事件循环，这就算处理完消息队列了，所以接着会执行主线程的代码。因此还无法实现最初的想法。所以就有了使用条件变量的方法。

使用条件变量：

子线程对象定义，加入条件变量和响应的锁：

#ifndef OBJ_H
#define OBJ_H

#include <QObject>
#include <QWaitCondition>
#include <QMutex>

class Obj : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    Obj();
    QWaitCondition      m_condition;//条件变量
    QMutex              m_mutex;//互斥锁

    void f_Caller_Wait();//用于主线程阻塞
    void f_Caller_Wakeup();//用于主线程唤醒

private slots:
    void onStart();
    void onStop();

private:
    bool m_bStop = true;
    int m_iLoopLevel = 0;
    void f_Start();
};

#endif // OBJ_H

子线程实现：

#include "obj.h"
#include <QThread>
#include <QCoreApplication>
#include <QDebug>

Obj::Obj()
{

}

void Obj::f_Start()
{
    m_bStop = false;
    m_iLoopLevel++;

    while (true)
    {
        QCoreApplication::processEvents();

        if (m_bStop)
        {
            break;
        }

        QThread::msleep(200);
    }

    qDebug() << "Sub thread: event loop exists level: " << m_iLoopLevel;
    m_iLoopLevel--;

    if (m_iLoopLevel == 0)
    {
        f_Caller_Wakeup();//退出最后一层循环后，唤醒主线程
        qDebug() << "Sub thread: end.";
    }
}

void Obj::onStart()
{
    f_Start();
}

void Obj::onStop()
{
    qDebug() << "Sub thread: stopping...";
    m_bStop = true;
}

void Obj::f_Caller_Wait()
{
    qDebug() << "Main thread wait...";
    m_mutex.lock();
    m_condition.wait(&m_mutex);
    m_mutex.unlock();
}

void Obj::f_Caller_Wakeup()
{
    qDebug() << "Main thread continue.";
    m_mutex.lock();
    m_condition.wakeAll();
    m_mutex.unlock();
}

主线程实现：

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include "obj.h"
#include <QThread>
#include <QDebug>
#include <QTextCodec>

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

    m_obj = new Obj;
    connect(this, SIGNAL(sigStart()), m_obj, SLOT(onStart()));
    connect(this, SIGNAL(sigStop()), m_obj, SLOT(onStop()));//使用默认连接方式
    m_obj->setParent(nullptr);

    QThread *thd = new QThread;
    thd->start();

    m_obj->moveToThread(thd);
}

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

void MainWindow::on_btnStart_clicked()
{
    emit sigStart();
}

void MainWindow::on_btnStop_clicked()
{
    qDebug() << "Main thread send signal.";
    emit sigStop();
    m_obj->f_Caller_Wait();//主线程等待
    qDebug() << "Main thread end.";
}

执行效果如下：

Main thread send signal.//主线程发信号
Main thread wait...//主线程等待
Sub thread: stopping...//子线程开始终结
Sub thread: event loop exists level:  6
Sub thread: event loop exists level:  5
Sub thread: event loop exists level:  4
Sub thread: event loop exists level:  3
Sub thread: event loop exists level:  2
Sub thread: event loop exists level:  1
Main thread continue.//唤醒主线程
Sub thread: end.//子线程终结
Main thread end.//主线程终结

这就实现最初的想法了。

意义：

之所以要这样做，我是希望主线程能够在终结子线程操作的时候能够保持时序，终结子线程行为之后，可以马上执行清理操作，而不会报错。

如果不这样，发完信号就清理，子线程还没来得及停止所有操作，就已经被释放内存，内存倒是没泄露，可是正在执行的循环没有跳出，就是野循环，早晚会耗尽资源卡死，甚至直接报错。

当然也可以主线程发完信号之后不要马上清理，子线程完成后发信号通知主线程已经结束，再清理。下面试试这种方式。

子线程回复方式：

子线程加一个sigStopped信号，发给主线程。主要看一下实现代码。

子线程实现：

#include "obj.h"
#include <QThread>
#include <QCoreApplication>
#include <QDebug>

Obj::Obj()
{

}

void Obj::f_Start()
{
    m_bStop = false;
    m_iLoopLevel++;

    while (true)
    {
        QCoreApplication::processEvents();

        if (m_bStop)
        {
            break;
        }

        QThread::msleep(200);
    }

    qDebug() << "Sub thread: event loop exists level: " << m_iLoopLevel;
    m_iLoopLevel--;

    if (m_iLoopLevel == 0)
    {
        qDebug() << "Sub thread: end.";
        emit sigStopped();//退出最后一层循环后，通知主线程
    }
}

void Obj::onStart()
{
    f_Start();
}

void Obj::onStop()
{
    qDebug() << "Sub thread: stopping...";
    m_bStop = true;
}

主线程实现：

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include "obj.h"
#include <QThread>
#include <QDebug>

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

    m_obj = new Obj;
    connect(this, SIGNAL(sigStart()), m_obj, SLOT(onStart()));
    connect(this, SIGNAL(sigStop()), m_obj, SLOT(onStop()));
    connect(m_obj, SIGNAL(sigStopped()), this, SLOT(onSubStopped()));//增加一个回复连接
    m_obj->setParent(nullptr);

    QThread *thd = new QThread;
    thd->start();

    m_obj->moveToThread(thd);
}

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

void MainWindow::on_btnStart_clicked()
{
    emit sigStart();
}

void MainWindow::on_btnStop_clicked()
{
    qDebug() << "Main thread send signal.";
    emit sigStop();//发送完信号什么也不做，等待子线程回复
}

void MainWindow::onSubStopped()//子线程发回已终止信号之后被触发
{
    qDebug() << "Main thread end.";
}

执行效果：

Main thread send signal.//主线程发信号
Sub thread: stopping...//子线程开始自我终结
Sub thread: event loop exists level:  3
Sub thread: event loop exists level:  2
Sub thread: event loop exists level:  1
Sub thread: end.//子线程终止
Main thread end.//主线程终止

看效果还是不错的。

按说最后一种异步方式更灵活，但是看情况，太多的异步交互不太容易阅读代码。

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