在 Qt Blocking Master 示例中使用 Mutex

Posted 2023-02-17

【中文标题】在 Qt Blocking Master 示例中使用 Mutex

【英文标题】：Use of Mutex in Qt Blocking Master example

【发布时间】：2018-06-18 08:23:08

【问题描述】：

我正在研究Qt Blocking Master example 以了解使用Qt 进行串行通信。在此示例中，串行通信以同步方式完成，因此，为了保持 GUI 响应，创建了一个单独的（非 GUI）线程来处理串行通信。我不明白的是在负责通信的线程（即MasterThread）中使用互斥锁来同步线程的部分：

注意，transaction() 方法是在主线程中调用的，但是 请求在 MasterThread 线程中提供。 MasterThread 数据 成员在不同的线程中同时读取和写入，因此 QMutex 类用于同步访问。

void MasterThread::transaction(const QString &portName, int waitTimeout, const QString &request)

    QMutexLocker locker(&mutex);
    this->portName = portName;
    this->waitTimeout = waitTimeout;
    this->request = request;
    if (!isRunning())
        start();
    else
        cond.wakeOne();

[MasterThread 运行方法]

void MasterThread::run()

    bool currentPortNameChanged = false;

    mutex.lock();
QString currentPortName;
if (currentPortName != portName) 
    currentPortName = portName;
    currentPortNameChanged = true;


int currentWaitTimeout = waitTimeout;
QString currentRequest = request;
mutex.unlock();

在任何情况下都不应调用 transaction() 方法 与获取数据的进程同时进行。注意，虽然 QString 类是可重入的，它不是线程安全的。因此，它不是 建议在请求线程中读取串口名称，以及 超时或在另一个线程中请求数据。 MasterThread 类可以 一次只处理一个请求。

我的问题：

我不明白 Mutex 的必要性。我的理由是只有一个线程（在Dialog 类中创建）处理通信，因此不存在竞争条件，也不需要同步。

我对上面引用的最后一句话更加困惑（即“在任何情况下......”）。 “[另一个] 进程获取数据”是什么意思？我们这里只有一个进程（即整个应用程序）和两个线程（一个用于 GUI，一个用于串行通信）并且这两个线程没有共享数据，这不是真的吗？为什么QString 的线程安全在这里很重要？

【参考方案1】：

我不明白 Mutex 的必要性。我的理由是只有一个线程（在 Dialog 类中创建）处理通信，因此没有竞争条件，也不需要同步。

应用程序从一个已经处于活动状态的线程开始。那是gui线程。只要您启动其他线程，就会有多个 线程。如果通信线程与其他线程隔离，它将毫无用处。一旦不再隔离，就需要一种同步访问共享数据的方法，并且必须共享一些数据——这就是没有隔离的定义。取消隔离线程的唯一方法是共享一些数据（如果不使用操作系统或硬件可能提供的低级消息传递功能 - 在这里，它不是）。

同步在 gui 线程和通信线程之间。 transaction() 方法必须是线程安全的，即它必须使用一些同步原语 - 这里是互斥体。

“[另一个] 进程获取数据”是什么意思？

进程在特定句子中用作线程的不幸同义词。

为什么这里 QString 的线程安全很重要

QString 的线程安全很重要，因为一个特定的QString 实例一次只能从一个线程访问，即不支持并发。甚至不支持读取并发 - 有些人认为仅仅因为他们不修改数据，只读访问是线程安全的。除非明确指定，否则不会。具体来说，在这种情况下：在线程 1 中读取给定的 QString，并在线程 2 中写入它，会导致未定义的行为，这不是假设。你会破坏东西。

这两个线程没有共享数据

进程的线程都在同一个地址空间，因此默认共享数据。因此需要同步原语。同步可能是隐式的，例如如果线程通过发布事件进行通信，则事件队列是同步原语：它将从事件发布者到事件接收者的访问序列化，即针对给定线程的事件发布者与该线程中的接收者同步。

【讨论】：

感谢您的回答。让我更清楚的另一件事是，我认为transaction 方法是在MasterThread 线程中执行的，这是错误的，因为它是在主线程中执行的。而这正是你提到的解除隔离发生的地方。