文章目錄

• • 1 多線程中的信號與槽
  • 2 對象的依附性
  • • 2.1 對象的依附性
    • 2.2 開啟線程事件循環
    • 2.3 線程事件循環的結束
    • 2.4 設計實例
  • 3 信號與槽的連接方式
  • • 3.1 Qt::DirectConnection（立即調用）
    • 3.2 Qt::QueuedConnection(異步調用)
    • 3.3 Qt::BlockingQueuedConnection(同步調用)
    • 3.4 Qt::AutoConnection(默認連接)
    • 3.5 Qt::UniqueConnection(單一連接)

1 多線程中的信號與槽

值得思考的問題：

• 線程對象是否可以發射信號（signal）？
• 是否可以定義槽函數（slot）？
  

QThread類擁有發射信號和定義槽函數的能力，關鍵的信號如下：

• void started()：
  • 線程開始運行時發射該信號。
• void finished()：
  • 線程完成運行時發射該信號。
• void terminated()：
  • 線程被異常終止時發射該信號。

讓人逃避的問題：

• 如果程序中有多個線程，槽函數是在哪個線程中執行的？

概念小科普：

• 進程中存在棧空間的概念（區別于棧數據結構）。
• 棧空間專用于函數調用（保存函數參數、局部變量等）。
• 線程擁有獨立的棧空間（可調用其它函數）。

小結論：

• 只要函數體中沒有訪問臨界資源的代碼，同一個函數可以被多個線程同時調用，且不會產生任何副作用！

實驗前的準備：

• 操作系統通過整型標識管理進程和線程：
  • 進程擁有全局唯一的ID值（PID）。
  • 線程有進程內唯一的ID值（TID）。
• QThread中的關鍵靜態成員函數：
  • QThread* currentThread()。
  • Qt：：HANDLE currentThreadId()。

編程實驗：槽函數的運行上下文

MyThread.h：

#ifndef MYTHREAD_H #define MYTHREAD_H#include <QThread>class MyThread : public QThread {Q_OBJECT public:explicit MyThread(QObject *parent = 0);signals:void testSignal(); public slots:void onTestSignal();protected:void run(); };#endif // MYTHREAD_H

MyThread.cpp：

#include "MyThread.h" #include <QDebug>MyThread::MyThread(QObject *parent) :QThread(parent) {connect(this, SIGNAL(testSignal()), this, SLOT(onTestSignal())); }void MyThread::run() {for (int i=0; i<10; i++){qDebug() << objectName() << " : " << i << " " << QThread::currentThreadId();msleep(200);}emit testSignal(); }void MyThread::onTestSignal() {qDebug() << "onTestSignal() : " << QThread::currentThreadId(); }

MyObject.h:

#ifndef MYOBJECT_H #define MYOBJECT_H#include <QObject>class MyObject : public QObject {Q_OBJECT public:explicit MyObject(QObject *parent = 0);signals:public slots:void onStarted();void onFinished();void onTerminated();};#endif // MYOBJECT_H

MyObject.cpp：

#include "MyObject.h" #include <QThread> #include <QDebug>MyObject::MyObject(QObject *parent) :QObject(parent) { }void MyObject::onStarted() {qDebug() << "onStarted() : " << QThread::currentThreadId(); }void MyObject::onFinished() {qDebug() << "onFinished() : " << QThread::currentThreadId(); }void MyObject::onTerminated() {qDebug() << "onFinished() : " << QThread::currentThreadId(); }

main.cpp：

#include <QtCore/QCoreApplication> #include <QThread> #include <QDebug> #include "MyThread.h" #include "MyObject.h"int main(int argc, char *argv[]) {QCoreApplication a(argc, argv);qDebug() << QThread::currentThreadId();MyObject o;MyThread t;t.setObjectName("t");QObject::connect(&t, SIGNAL(started()), &o, SLOT(onStarted()));QObject::connect(&t, SIGNAL(finished()), &o, SLOT(onFinished()));QObject::connect(&t, SIGNAL(terminated()), &o, SLOT(onTerminated()));t.start();return a.exec(); }

運行結果如下：

令人不解的問題：

• 當槽函數是線程中類的成員時，為什么依然不在本線程內被調用執行？

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2 對象的依附性

2.1 對象的依附性

為了解決上述問題，我們需要弄清楚如下三個隱藏的問題：

• 對象依附于哪一個線程？
• 對象的依附性與槽函數執行的關系？
• 對象的依附性是否可以改變？

對象依附于哪一個線程？

• 默認情況下，對象依附于自身被創建的線程；例如：對象在主線程（main(）函數）中被創建，則依附于主線程。
  

對象的依附性與槽函數執行的關系？

• 默認情況下，槽函數在其所依賴的線程中被調用執行！
  

對象的依附性是否可以改變？

• QObject::moveToThread用于改變對象的線程依附性，使得對象的槽函數在依附的線程中被調用執行。
  
  我們將代碼進行簡單修改，main函數如下：
  
  TestThread.cpp的內容如下：
  
  執行結果如下：
  

出現了一個很奇怪的問題：

• 實驗中對象m的槽函數為什么沒有被調用執行？

2.2 開啟線程事件循環

對此，我們需要了解下線程中的事件循環：

• 信號與槽的機制需要事件循環的支持。
• QThread類中提供的exec(）函數用于開啟線程的事件循環。
• 只有事件循環開啟，槽函數才能在信號發送后被調用。

小結論：

• 前提條件：
  • 對象依附的線程開啟了事件循環。
• 后置結果：
  • 對象中的槽函數在依附的線程中被調用執行。

我們將TestThread.cpp的內容進行簡單的修改：

執行結果如下：

再來進一步實驗，如果我們將t的依附線程更改為自己會發生什么呢？
對main函數進行如下修改：

輸出結果如下：

我們可以看到槽函數在信號發送時立刻執行，而不是在開啟事件循環后才執行！

我們再來看一下研究槽函數的具體執行線程有什么意義？

• 當信號的發送與對應槽函數的執行在不同線程中時，可能產生臨界資源的競爭問題！

2.3 線程事件循環的結束

有趣的問題：

• 如果線程體函數中開啟了事件循環，線程如何正常結束呢？

QThread::exec()使得線程進入事件循環：

• 事件循環結束前，exec()后的語句無法執行。
• quit()和exit()函數用于結束事件循環。
• quit()相當于exit(0)，exec()的返回值由exit()參數決定。

注意：

• 無論事件循環是否開啟，信號發送后會直接進入對象所依附線程的事件隊列；然而，只有開啟了事件循環，對應的槽函數才會在線程中被調用。

main函數修改為如下即可：

2.4 設計實例

設計相關的問題：

• 什么時候需要在線程中開啟事件循環？

設計原則：

• 事務性操作（間斷性IO操作等）可以開啟線程的事件循環；每次操作通過發送信號的方式使得槽函數在子線程中執行。

文件緩沖區：

• 默認情況下，文件操作時會開辟一段內存作為緩沖區。
• 向文件中寫入的數據會先進入緩沖區。
• 只有當緩沖區滿或者遇見換行符才將數據寫入磁盤。
• 緩沖區的意義在于，減少磁盤的低級IO操作，提高文件讀寫效率！

編程實驗：文件操作示例

FileWriter.h：

#ifndef FILEWRITER_H #define FILEWRITER_H#include <QObject> #include <QFile> #include <QThread>class FileWriter : public QObject {Q_OBJECTclass Worker : public QThread{protected:void run();};QFile m_file;Worker m_worker; public:explicit FileWriter(QString file, QObject *parent = 0);bool open();void write(QString text);void close();~FileWriter(); signals:void doWrite(QString text);void doClose(); protected slots:void writeSlot(QString text);void closeSlot(); };#endif // FILEWRITER_H

FileWriter.cpp：

#include "FileWriter.h" #include <QDebug>void FileWriter::Worker::run() {qDebug() << "void FileWriter::Worker::run() - begin: tid = " << currentThreadId();exec();qDebug() << "void FileWriter::Worker::run() - end"; }FileWriter::FileWriter(QString file, QObject *parent) :QObject(parent), m_file(file) {connect(this, SIGNAL(doWrite(QString)), this, SLOT(writeSlot(QString)));connect(this, SIGNAL(doClose()), this, SLOT(closeSlot()));moveToThread(&m_worker);m_worker.start(); }bool FileWriter::open() {return m_file.open(QIODevice::WriteOnly | QIODevice::Text); }void FileWriter::write(QString text) {qDebug() << "void FileWriter::write(QString text) tid = " << QThread::currentThreadId();emit doWrite(text); }void FileWriter::close() {qDebug() << "void FileWriter::close() tid = " << QThread::currentThreadId();emit doClose(); }void FileWriter::writeSlot(QString text) {qDebug() << "void FileWriter::writeSlot(QString text) tid = " << QThread::currentThreadId();m_file.write(text.toAscii());m_file.flush(); }void FileWriter::closeSlot() {qDebug() << "void FileWriter::closeSlot() tid = " << QThread::currentThreadId();m_file.close(); }FileWriter::~FileWriter() {m_worker.quit(); }

main.cpp:

#include <QtCore/QCoreApplication> #include <QDebug> #include <QThread> #include "FileWriter.h"int main(int argc, char *argv[]) {QCoreApplication a(argc, argv);qDebug() << "main() tid = " << QThread::currentThreadId();FileWriter writer("C:/Users/hp/Desktop/test.txt");if( writer.open() ){writer.write("D.T.Software\r\n");writer.write("中文測試\r\n");writer.write("狄泰軟件\r\n");writer.close();}return a.exec(); }

Qt線程的使用模式：

• 無事件循環模式：
  • 后臺執行長時間的耗時任務：文件復制、網絡數據讀取等。
• 開啟事件循環模式：
  • 執行事務性操作：文件寫入、數據庫寫入等。

總結一下：

• 事務性操作可以開啟線程的事件循環，將操作分攤到子線程。
• 工程開發中，多數情況不會開啟線程的事件循環。
• 線程多用于執行后臺任務或者耗時任務。

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3 信號與槽的連接方式

深入信號與槽的連接方式：

小知識：

知識回顧：

3.1 Qt::DirectConnection（立即調用）

直接在發送信號的線程中調用槽函數，等價于槽函數的實時調用！

void direct_connection() {static TestThread t;static MyObject m;QObject::connect(&t, SIGNAL(testSignal()), &m, SLOT(testSlot()), Qt::DirectConnection);t.start();t.wait(5 * 1000);t.quit(); }

輸入結果：

3.2 Qt::QueuedConnection(異步調用)

信號發送至目標線程的事件隊列，由目標線程處理，當前線程繼續向下執行！

void queued_connection() {static TestThread t;static MyObject m;QObject::connect(&t, SIGNAL(testSignal()), &m, SLOT(testSlot()), Qt::QueuedConnection);t.start();t.wait(5 * 1000);t.quit(); }

結果：

3.3 Qt::BlockingQueuedConnection(同步調用)

信號發送至目標線程的事件隊列，由目標線程處理，當前線程等待槽函數返回，之后繼續向下執行！

注意：目標線程和當前線程必須不同！

void blocking_queued_connection() {static TestThread t;static MyObject m;QObject::connect(&t, SIGNAL(testSignal()), &m, SLOT(testSlot()), Qt::BlockingQueuedConnection);t.start();t.wait(5 * 1000);t.quit(); }

輸出結果：

這里的輸出結果值得分析下：

• 我們可以看到雖然執行了線程的quit函數但是線程并沒有退出事件循環，而是等待槽函數執行完畢才退出事件循環。

3.4 Qt::AutoConnection(默認連接)

圖中略有錯誤，只有當發送線程依附的線程等于接收線程時才相當于立即調用，否則還是異步調用，會放到事件隊列中去。

void auto_connection() {static TestThread t;static MyObject m;QObject::connect(&t, SIGNAL(testSignal()), &m, SLOT(testSlot()));t.start();t.wait(5 * 1000);t.quit(); }

輸出結果：

3.5 Qt::UniqueConnection(單一連接)

描述：

• 功能與AutoConnection相同，自動確定連接類型。
• 同一個信號與同一個參函數之間只有一個連接。

小知識：

• 默認情況下，同一個信號可以多次連接到同一個槽函數。
• 多次連接意味著同一個槽函數的多次調用。

void unique_connection() {static TestThread t;static MyObject m;QObject::connect(&t, SIGNAL(testSignal()), &m, SLOT(testSlot()), Qt::UniqueConnection);QObject::connect(&t, SIGNAL(testSignal()), &m, SLOT(testSlot()), Qt::UniqueConnection);t.start();t.wait(5 * 1000);t.quit(); }

輸出結果：

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參考資料：

QT實驗分析教程

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Qt多线程中的信号与槽的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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