系统讨论Qt的并发编程——逻辑上下文的分类

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前言

首先，讨论Qt里常见的三种上下文

同一线程的串行执行

同一线程的异步执行

多线程的执行

moveToThread办法

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前言

笔者最近看了一个具备一定启发性质的Qt教程，在这里，笔者打算整理一下自己的笔记。分享在这里.

首先，讨论Qt里常见的三种上下文

Qt在逻辑层上，笔者认为可分成三种上下文：同线程的同步，同线程的异步和多线程。

一个典型的同线程之间的同步，说的是我们的处理在执行流上，是串行的。

main ---> A -----> B ------> C

比如说，A函数，B函数和C函数在上下文中，串行的执行。这样的上下文，非常的可靠，每一个指令流都串行的访问数据，不会出现数据竞争的问题，但是代价就是——非常的慢。笔者三年的编程经验告诉自己——这样的编程上下文，适用于流程在时序上非常严密的场景。

一个典型的同线程异步，事情就看起来很有趣了。实际上看起来像这样。

这样的技术，任何一个学习过OS的都知道，实际上是在应用层上对这个线程实现了分片，换而言之，我们在这个线程上实现了逻辑并行，物理串行的效果——看起来我们的代码在并发的执行，但是实际上是一个线程快无影的完成一大堆工作。所以，这样的编程范式属于高响应要求的场景，或者说，我们对性能谈不上太高的要求，只需要他们看起来在同时执行。

这个场景，就是真并发的场景了，不管怎么说，我们真的有多个线程执行多个代码流，我们的代码上下文被托付给了操作系统层级的线程完成我们的工作。我们老生长谈的数据竞争并发安全，就是在讨论这里的事情。

同一线程的串行执行

#include <QCoreApplication>
#include <QThread>
​
void workA() {qInfo() << "I am handling Work A" << "Thread:" << QThread::currentThread();QThread::currentThread()->sleep(1);qInfo() << "Work A Finished";
}
​
void workB() {qInfo() << "I am handling Work B" << "Thread:" << QThread::currentThread();QThread::currentThread()->sleep(1);qInfo() << "Work B Finished";
}
​
void workC() {qInfo() << "I am handling Work C" << "Thread:" << QThread::currentThread();QThread::currentThread()->sleep(1);qInfo() << "Work C Finished";
}
​
int main(int argc, char *argv[]) {QCoreApplication a(argc, argv);QThread::currentThread()->setObjectName("Thread Main");workA();workB();workC();return a.exec();
}

这个就是一个例子，我们的任务ABC按照串行依次执行代码。看我们的输出，就是这个主线程在依次的做任务ABC。

I am handling Work A Thread: QThread(0x1f0730e2860, name = "Thread Main")
Work A Finished
I am handling Work B Thread: QThread(0x1f0730e2860, name = "Thread Main")
Work B Finished
I am handling Work C Thread: QThread(0x1f0730e2860, name = "Thread Main")
Work C Finished

同一线程的异步执行

事实上，对于一些使用了QT类的场景，同一线程的异步执行仍然非常常见。一个经典的例子就是我们使用QTimer的singleshot办法触发一个函数的执行。你可以看到，我们实际上根本没有直接的调用，但是async_workA由于timer事件的通知作为槽执行了

#include <QCoreApplication>
#include <QThread>
#include <QTimer>
​
void async_workA() {qInfo() << "Lets's see the current thread: "<< QThread::currentThread()->objectName();QThread::currentThread()->sleep(1);qInfo() << "And A work done:)";
}
​
int main(int argc, char *argv[]) {QCoreApplication a(argc, argv);QThread::currentThread()->setObjectName("Main Thread");QTimer m;m.singleShot(1000, &async_workA);
​qInfo() << "Main Thread: " << QThread::currentThread()->objectName();qInfo() << "has reached its end!";return a.exec();
}

多线程的执行

现在我们开始上难度，那就是多线程的执行。

TestObject.cpp

#include "TestObject.h"
​
#include <QDebug>
#include <QThread>
#include <QTimer>
TestObject::TestObject(QObject *parent) : QObject{parent} {}
​
void TestObject::runMe() {qInfo() << QThread::currentThread()->objectName() << " Running";QTimer::singleShot(1000, this, &TestObject::internel_shot);qInfo() << QThread::currentThread()->objectName() << " Finish";
}
​
void TestObject::internel_shot() { qInfo() << "Shot"; }

Main.cpp

#include <QCoreApplication>
#include <QThread>
​
#include "TestObject.h"
int main(int argc, char *argv[]) {QCoreApplication a(argc, argv);
​QThread::currentThread()->setObjectName("Main Thread");
​qInfo() << "Ready to shot a thread";
​QThread thread;thread.setObjectName("Thread Worker");
​TestObject test;
​test.moveToThread(&thread);
​QObject::connect(&thread, &QThread::started, &test, &TestObject::runMe);
​thread.start();
​qInfo() << "Finish " << QThread::currentThread()->objectName();
​return a.exec();
}

这里有一个新的方法，简单说一下：

moveToThread办法

moveToThread 是 Qt 中用于将对象移到指定线程的函数。必须说明的是——我们的QT信号与槽机制是不跨线程的，也就是说，我们没办法使用信号与槽机制链接在A线程的a对象的信号与在B线程的b对象的槽。对于非 GUI 类的对象，可以通过调用 moveToThread 将它们从主线程或其他线程转移到目标线程。这样，目标线程就会负责该对象的事件处理和信号槽连接。

这样，我们就会将我们的TestObject放置到我们的新线程中，换而言之，任何一个将会在B线程工作但是创建于A线程的物体，请使用这个方法。