QT信号和槽在哪个线程执行问题

Posted 2020-10-22 大老虎打老虎

时隔四个月后的第一篇,换了个公司可以登录的博客,记录一些学习内容吧

这是看到别人写的比较好的一篇,排版有点乱

QThread的使用方法

起源

      昨天不小心看到Qt开发人员( Bradley T.Hughes)Blog中的一片文章 youare-doing-it-wrong 。结果看得头昏脑胀：好歹也自学了近1年的Qt，也一直很小心、很认真地阅读Qt和manual和例子等资料，却被突然告知，QThread的正确使用方法是一种自己从没见过，而且Qtmanual、example、书籍中都没有提到过的一种方法。到底怎么了... 

      莫非manual、exmaple以及资料中的介绍都是错的？？

      认真看看其他的人的评论，总算理清了一点头绪。所有事情源于QThread 的事件循环！

QThread 的两种使用方法

1.不使用事件循环。这是官方的 Manual 、example 以及相关书籍中都介绍的一种的方法。

a. 子类化QThread

b. 重载 run函数，run函数内有一个 while 或 for 的死循环

c.设置一个标记为来控制死循环的退出。

2.使用事件循环。（博客 youare-doing-it-wrong 批驳的就是这种情况下的一种用法。）

a. 子类化QThread，

b. 重载 run使其调用 QThread::exec() 

c.并为该类定义信号和槽，这样一来，由于槽函数并不会在新开的 thread运行，很多人为了解决这个问题在构造函数中调用 moveToThread(this)
而争论和不解正是这样的一条语句造成的。
Bradley T. Hughes给出说明是： QThread应该被看做是操作系统线程的接口或控制点，而不应该包含需要在新线程中运行的代码。需要运行的代码应该放到一个QObject的子类中，然后将该子类的对象moveToThread到新线程中。

另外

      在Qt4.3(包括)之前，run 是虚函数，必须子类化QThread来实现run函数。
而从Qt4.4开始，qthreads-no-longer-abstract   ，run 默认调用 QThread::exec() 。这样一来不需要子类化 QThread 了，只需要子类化一个 QObject就够了，这正是被 Bradley T. Hughes推荐的方法。

      终于看懂了，但不管怎么说，都应该是QThread 当初的设计导致的这种问题，而所有文档和例子中都没有提到该如何使用Qthread进一步加剧了对QThread的这种误用。

 

QThread 使用探讨

       QThread似乎是很难的一个东西，特别是信号和槽，有非常多的人(尽管使用者本人往往不知道)在用不恰当(甚至错误)的方式在使用QThread，随便用google一搜，就能搜出大量结果出来。无怪乎Qt的开发人员 Bradley T. Hughes声嘶力竭地喊you are-doing-it-wrong。

       和众多用户一样，初次看到这个时，感到 Bradley T.Hughes有 些莫名奇妙，小题大作。尽管不舒服，当时还是整理过一篇博客QThread的使用方法

      时间过去3个月，尽管依然没怎么用thread；但今天csdn论坛中有人问到这个问题，想想还是尽我所能整理一下吧。提升自己，方便他人，何乐而不为呢?

      QThread东西还是比较多的，而且我对底层对象了解有限，仅就一点进行展开(或许是大家最关心的一点)：QThread中的slots在那个线程中执行？

QThread::run

run 函数是做什么用的？Manual中说的清楚：

• run对于线程的作用相当于main函数对于应用程序。它是线程的入口，run的开始和结束意味着线程的开始和结束。

原文如下(这段话我们称为定理一吧)：

• Therun() implementation is for a thread what the main() entry point isfor the application. All code executed in a call stack that startsin the run() function is executed by the new thread, and the threadfinishes when the function returns.

这么短的文字一眼就看完了，可是，这是什么意思呢？又能说明什么问题呢？看段简单代码：

class Thread:public QThread { Q_OBJECT public: Thread(QObject* parent=0):QThread(parent){} public slots: void slot() { ... } signals: void sig(); protected: void run() { ...} }; int main(int argc, char** argv) { ... Thread thread; ... }

对照前面的定理，run函数中的代码时确定无疑要在次线程中运行的，那么其他的呢？比如 slot是在次线程还是主线程中运行？

你想说主线程，但又心有不甘，对么？

QObject::connect

      涉及信号槽，我们就躲不过 connect函数，只是这个函数大家太熟悉。我不好意思再用一堆废话来描述它，但不说又不行，那么折中一下，只看它的最后一个参数吧(为了简单起见，只看它最常用的3个值)

      下面的列表，我们暂称为定理二:

• 自动连接(Auto Connection)
  • 这是默认设置
  • 如果信号在接收者所依附的线程内发射，则等同于直接连接
  • 如果发射信号的线程和接受者所依附的线程不同，则等同于队列连接
  • 也就是这说，只存在下面两种情况
• 直接连接(Direct Connection)
  • 当信号发射时，槽函数将直接被调用。
  • 无论槽函数所属对象在哪个线程，槽函数都在发射信号的线程内执行。
• 队列连接(Queued Connection)
  • 当控制权回到接受者所依附线程的事件循环时，槽函数被调用。
  • 槽函数在接收者所依附线程执行。

      同前面一样，这些文字大家都能看懂。但含义呢？

      不妨继续拿前面的例子来看，slot函数是在主线程还是次线程中执行呢？

      定理二强调两个概念：发送信号的线程 和 接收者所依附的线程。而slot 函数属于我们在main中创建的对象 thread，即thread依附于主线程

• 队列连接告诉我们：槽函数在接受者所依附线程执行。即 slot将在主线程执行
• 直接连接告诉我们：槽函数在发送信号的线程执行。信号在那个线程发送呢？？不定！
• 自动连接告诉我们：二者不同，等同于队列连接。即 slot在主线程执行

      太绕了？不是么（要彻底理解这几句话，你可能需要看Qtmeta-object系统和Qt event系统）

怎么办呢？

      如果上两节看不懂，就记住下面的话吧（自己总结的，用词上估计会不太准确）。

• QThread是用来管理线程的，它所依附的线程和它管理的线程并不是同一个东西
• QThread 所依附的线程，就是执行 QThread t(0) 或QThread * t=new QThread(0) 的线程。也就是咱们这儿的主线程
• QThread 管理的线程，就是 run启动的线程。也就是次线程
• 因为QThread的对象依附在主线程中，所以他的slot函数会在主线程中执行，而不是次线程。除非：
  • QThread对象依附到次线程中(通过movetoThread)
  • slot和信号是直接连接，且信号在次线程中发射
• 但上两种解决方法都不好，因为QThread不是这么用的(Bradley T.Hughes)

      好了，不再添加更多文字了，看代码，估计咱们都会轻松点

主线程(信号)QThread(槽)

      这是 Qt Manual 和例子中普遍采用的方法。 但由于manual没说槽函数是在主线程执行的，所以不少人都认为它应该是在次线程执行了。

• 定义一个 Dummy 类，用来发信号
• 定义一个 Thread 类，用来接收信号
  • 重载 run 函数，目的是打印 threadid

#include /QCoreApplication> #include /QObject> #include /QThread> #include /QDebug> class Dummy:public QObject { Q_OBJECT public: Dummy(){} public slots: void emitsig() { emit sig(); } signals: void sig(); }; class Thread:public QThread { Q_OBJECT public: Thread(QObject* parent=0):QThread(parent) { //moveToThread(this); } public slots: void slot_main() { qDebug()<<"from thread slot_main:" <<currentThreadId(); } protected: void run() { qDebug()<<"thread thread:"<<currentThreadId(); exec(); } }; #include "main.moc" int main(int argc, char *argv[]) {   QCoreApplication a(argc, argv); qDebug()<<"main thread:"<<QThread::currentThreadId(); Thread thread; Dummy dummy; QObject::connect(&dummy, SIGNAL(sig()), &thread, SLOT(slot_main())); thread.start(); dummy.emitsig(); return a.exec(); }

然后看到结果(具体值每次都变，但结论不变)

main thread: 0x1a40 from thread slot_main: 0x1a40 thread thread: 0x1a48

看到了吧，槽函数的线程和主线程是一样的！

如果你看过Qt自带的例子，你会发现 QThread 中 slot 和 run函数共同操作的对象，都会用QMutex锁住。为什么？

因为slot和run处于不同线程，需要线程间的同步！

如果想让槽函数slot在次线程运行(比如它执行耗时的操作，会让主线程死掉)，怎么解决呢？

• 注意：dummy信号是在主线程发射的， 接收者 thread也在主线程中。
• 参考我们前面的结论，很容易想到:
  • 将 thread依附的线程改为次线程不就行了？
  • 这也是代码中注释掉的moveToThread(this)所做的，去掉注释，你会发现slot在次线程中运行

main thread: 0x13c0 thread thread: 0x1de0 from thread slot_main: 0x1de0

这可以工作，但这是Bradley T. Hughes 强烈批判的用法。推荐的方法后面会给出。

run中信号与QThread中槽

• 定义一个 Dummy 类，在run中发射它的信号
  • 也可以在run中发射 Thread类中的信号，而不是Dummy（效果完全一样）
• QThread 定义槽函数，重载run函数

#include /QCoreApplication> #include /QObject> #include /QThread> #include /QDebug> class Dummy:public QObject { Q_OBJECT public: Dummy(QObject* parent=0):QObject(parent){} public slots: void emitsig() { emit sig(); } signals: void sig(); }; class Thread:public QThread { Q_OBJECT public: Thread(QObject* parent=0):QThread(parent) { //moveToThread(this); } public slots: void slot_thread() { qDebug()<<"from thread slot_thread:" <<currentThreadId(); } signals: void sig(); protected: void run() { qDebug()<<"thread thread:"<<currentThreadId(); Dummy dummy; connect(&dummy, SIGNAL(sig()), this, SLOT(slot_thread())); dummy.emitsig(); exec(); } }; #include "main.moc" int main(int argc, char *argv[]) { QCoreApplication a(argc, argv); qDebug()<<"main thread:"<<QThread::currentThreadId();Thread thread; thread.start(); return a.exec(); }

想看结果么？

main thread: 0x15c0 thread thread: 0x1750 from thread slot_thread: 0x15c0

• 其实没悬念，肯定是主线程
  • thread对象本身在主线程。所以它的槽也在要在主线程执行

如何解决呢？

• （方法一）前面提了moveToThread,这儿可以用，而且可以解决问题。当同样，是被批判的对象。
• （方法二）注意哦，这儿我们的信号时次线程发出的，对比connect连接方式，会发现：
  • 采用直接连接，槽函数将在次线程(信号发出的线程)执行
  • 这个方法不太好，因为你需要处理slot和它的对象所在线程的同步。需要QMutex 一类的东西

推荐的方法

      千呼万唤始出来。

      其实，这个方法太简单，太好用了。定义一个普通的QObject派生类，然后将其对象move到QThread中。使用信号和槽时根本不用考虑多线程的存在。也不用使用QMutex来进行同步，Qt的事件循环会自己自动处理好这个。

#include /QCoreApplication> #include /QObject> #include /QThread> #include /QDebug> class Dummy:public QObject { Q_OBJECT public: Dummy(QObject* parent=0):QObject(parent) {} public slots: void emitsig() { emit sig(); } signals: void sig(); }; class Object:public QObject { Q_OBJECT public: Object(){} public slots: void slot() { qDebug()<<"from thread slot:" <<QThread::currentThreadId(); } }; #include "main.moc" int main(int argc, char *argv[]) { QCoreApplication a(argc, argv); qDebug()<<"main thread:"<<QThread::currentThreadId(); QThread thread; Object obj; Dummy dummy; obj.moveToThread(&thread); QObject::connect(&dummy, SIGNAL(sig()), &obj, SLOT(slot())); thread.start(); dummy.emitsig(); return a.exec(); }

      结果：main thread: 0x1a5c from thread slot: 0x186c

恩，slot确实不在主线程中运行（这么简单不值得欢呼么？）

 

下面放一个排版好的代码

#include <QtWidgets/QApplication>
#include <QObject> 
#include <QThread> 
#include <QDebug> 
class Dummy1 :public QObject {
    Q_OBJECT
public:
    //     Dummy1(QObject* parent = 0):QObject(parent)
    //     {}
    public slots :
        void emitsig()
    {
        emit sig();
    }
signals:
    void sig();
};

class Object :public QObject {
    Q_OBJECT
public:
    Object()
    {}
    public slots :
        void slot()
    {
        qDebug() << "from thread slot:" << QThread::currentThreadId();
    }
};

int main(int argc, char *argv[]) {
    
    QCoreApplication a(argc, argv);
    qDebug() << "main thread:" << QThread::currentThreadId();
    QThread thread; 
    Object obj;
    Dummy1 dummy;
    //obj.moveToThread(&thread);
    QObject::connect(&dummy, SIGNAL(sig()), &obj, SLOT(slot())); thread.start(); 
    dummy.emitsig();
    return a.exec();
}

注意跑代码不要放在一个cpp里面