35.QT-多线程

　　程序和进程的区别

• 进程是动态的，程序是静态的,进程是程序运行时的实例,是占用系统运行资源的程序
• 进程是暂时的，程序是永久的, 进程是通过程序运行时得到的
• 程序是一个数据文件,进程是内存中动态的运行实体,用来存储数据段,代码段,指针等,并不占用系统运行资源

程序和进程的关系

• 一个程序可能对应多个进程,比如当多开某个程序时.
• 一个进程可能包含多个程序,比如一个程序依赖于包含多个DLL库(多个程序)

进程和线程的关系

• 进程是操作系统资源分配的基本单位
• 线程是操作系统调度执行的基本单位
• 每个进程包含了1个至多个线程,并且每个线程都可以共享进程的资源
• 线程也是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.
• 线程不能脱离进程进行单独存在,只能依赖于进程进程
• 在任意线程里都可以创建和撤销其它的线程
• 一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮,缺点在于进程切换时,效率变差

比如,当下载多个文件时,该下载相关的进程就会创建多个线程,每个线程负责下载一个文件

QT中的多线程编程
QT中的线程是以对象的形式(继承于QThread类)存在的
其中QThread类常用成员函数有:

void run ();
//线程体函数,需要用户自定义该函数执行的内容,内容里也可以使用exec()实现事件循环
void finished () [signal]
//信号成员函数,表示该线程执行完成,已经在run()函数中return了

void start()[slot]
//启动函数,将会执行run()函数,并且发射信号started()
void started () [signal]
//信号成员函数,表示该线程已启动
void terminate() [slot]
//强制结束正在进行的线程(不推荐,因为不会考虑资源释放), 并且发射信号terminated ()
void quit()
//告诉线程事件循环退出，返回0表示成功，相当于调用了QThread::exit(0)。

void QThread::terminated () [signal]
//信号成员函数,表示该线程已停止
sleep ( unsigned long secs )、msleep()、usleep()、
//休眠当前线程秒,毫秒,微妙

void setPriority(Priority priority);
//设置正在运行的线程优先级,必须在调用start()启动线程之后设置才有用
bool isFinished() const 
//线程是否结束
bool isRunning() const 
//线程是否正在运行

bool wait ( unsigned long time = ULONG_MAX );
//阻塞等待线程执行结束,如果time(单位毫秒)时间结束,线程还未结束,则返回false,否则返回true,如果time= ULONG_MAX,则表示一直等待

多线程示例

class MyThread : public QThread
{
protected:
    void run()
    {
        qDebug()<<this->objectName()<<" priority:"<<this->priority();
      for(int i=0;i<3;i++)
     {
        qDebug()<<this->objectName()<<":"<<i;
        sleep(1);
     }
    }
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc,argv);
   MyThread t1;
   t1.setObjectName("t1");
   t1.start();
   t1.setPriority(QThread::HighPriority);
   MyThread t2;
   t2.setObjectName("t2");
   t2.start();
   return a.exec();
}

打印:

"t1" priority: 4 
"t1" : 0 
"t2" priority: 7 
"t2" : 0 
"t1" : 1 
"t2" : 1 
"t2" : 2 
"t1" : 2

 由于t1优先级低于t2,所以t2连续打印1和2

多线程-终止示例
在多线程里,一般都是自定义结束函数来结束进程,示例如下:

class Sample : public QThread
{
protected:
    volatile bool m_toStop;

    void run()
    {
        qDebug() << objectName() << " : begin";

        int* p = new int[10000];

        for(int i=0; !m_toStop && (i<10); i++)
        {
            qDebug() << objectName() << " : " << i;

            p[i] = i * i * i;

            msleep(500);
        }

        delete[] p;

        qDebug() << objectName() << " : end";
   }
public:
    Sample()
    {
        m_toStop = false;
    }

    void stop()
    {
        m_toStop = true;
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    qDebug() << "main begin";

    Sample t;

    t.setObjectName("t");

    t.start();

    for(int i=0; i<100000; i++)
    {
        for(int j=0; j<10000; j++)
        {

        }
    } 
    t.stop(); 
    qDebug() << "main end";
    
    return a.exec();
}

多线程的同步
多个线程执行时,有可能某个线程会需要等到另一个线程的结果才能执行,可以通wait()成员函数实现,等待另一个线程完成,如下图所示:

多线程的互斥QMutex
当一个全局的共有资源被多个线程同时调用时,则称该资源为临界资源,并且该资源需要使用QMutex互斥类,来保证线程间的互斥,避免同一时刻访问临界资源而出现意想不到的问题.
其中QMutex中关键成员函数如下:

void lock();
//获取锁,如果锁已经被其它线程获取,则将会阻塞并While等待锁释放
bool tryLock ();
//尝试获取锁, 如果获得了锁，该函数返回true,如果另一个线程锁定了互斥锁，则该函数立即返回false。
void unlock();
//释放锁

示例:

QString g_res="";
QMutex  g_mutex;
class AddThread : public QThread
{
protected:
    void run()
    {
        while(1)
        {
            g_mutex.lock();
            g_res.append("1");
            qDebug()<<"AddThread :"<<g_res;
            g_mutex.unlock();
            msleep(1);
        }
    }
};
class MinusThread : public QThread
{
protected:
    void run()
    {
        while(1)
        {
           g_mutex.lock();
            if(g_res!="")
            {
             g_res.remove(0,1);
             qDebug()<<"MinusThread :"<<g_res;
            }
            g_mutex.unlock();
            msleep(1);
        }
    }
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc,argv);
    AddThread t1;
    MinusThread t2;
    t1.start();
    t2.start();
    return a.exec();
}

如果有多个不同的临界资源时,比如: g_res1, g_res2, g_res3...g_resn
则对应的线程锁也同样需要分配相同序号: g_mutex1, g_mutex2, g_mute3...g_mutexn
注意:如果多个不同的临界资源只对应一个线程锁的话,则会降低并发效率

多线程的信号量QSemaphore
信号量是特殊的线程锁,内部通过一个资源值,来使得N个线程可以同时访问临界资源
其中QSemaphore中关键成员函数如下:

void acquire ( int n = 1 );
// 试图获取由信号量保护的n个资源。如果n是不可用的，这个调用将阻塞，直到有足够的资源可用为止。
void tryAcquire ( int n = 1 );
//尝试获取由信号量保护的n个资源，并在成功时返回true。如果不可用，这个调用立即返回false，并不需要获得任何资源。
int available () ;
//返回信号量当前可用的资源数量

void release ( int n = 1 );
//释放由信号量保护的n个资源。

示例:

QSemaphore sem(5); // sem.available() == 5

sem.acquire(3); // sem.available() == 2
sem.acquire(2); // sem.available() == 0
sem.release(5); // sem.available() == 5
sem.release(5); // sem.available() == 10

sem.tryAcquire(1); // sem.available() == 9, returns true
sem.tryAcquire(250); // sem.available() == 9, returns false