Qt QFutureWatcher

简述

QFuture 表示异步计算的结果，QFutureWatcher 则允许使用信号和槽监视 QFuture，也就是说，QFutureWatcher 是为 QFuture 而生的。

详细描述

QFutureWatcher 提供了有关 QFuture 的信息和通知，使用 setFuture() 函数开始监视一个特定的 QFuture，函数 future() 则返回由 setFuture() 设置的 future。

为了方便，QFuture 的很多函数可以直接通过 QFutureWatcher 来访问，例如：progressValue()、progressMinimum()、progressMaximum()、progressText()、isStarted()、isFinished()、isRunning()、isCanceled()、isPaused()、waitForFinished()、result() 和 resultAt()。而 cancel()、setPaused()、pause()、resume() 和 togglePaused() 是 QFutureWatcher 中的槽函数。

状态更改由 started()、finished()、cancelled()、paused()、resumed()、resultReadyAt() 和 resultsReadyAt() 信号提供，进度信息由 progressRangeChanged()、progressValueChanged() 和progressTextChanged() 信号提供。

由函数 setPendingResultsLimit() 提供节流控制。当挂起的 resultReadyAt() 或 resultsReadyAt() 信号数量超过限制时，由 future 表示的计算将被自动节流。一旦挂起的信号数量下降到限制以下时，计算将恢复。

示例，开始计算并当完成时获取槽回调：

// 实例化对象，并连接到 finished() 信号。
MyClass myObject;
QFutureWatcher<int> watcher;
connect(&watcher, SIGNAL(finished()), &myObject, SLOT(handleFinished()));
 
// 开始计算
QFuture<int> future = QtConcurrent::run(...);
watcher.setFuture(future);

基本使用

来看一个图像加载和缩放的示例。选择多个图片，进行异步计算（将所有图片进行缩放），加载过程中可以显示进度，以便我们实时了解进展。每当一个图片处理完成，就会显示在窗体中。

这里仅为了演示效果，加载了 8 张 图片。

具体的源码如下所示：

ImagesView.h：

#ifndef IMAGES_VIEW_H
#define IMAGES_VIEW_H
 
#include <QFutureWatcher>
#include <QWidget>
 
class QLabel;
class QPushButton;
class QVBoxLayout;
class QGridLayout;
 
class ImagesView : public QWidget
{
    Q_OBJECT
 
public:
    explicit ImagesView(QWidget *parent = 0);
    ~ImagesView();
 
private slots:
    void open();  // 打开目录，加载图片
    void showImage(int index);  // 显示图片
    void finished();  // 更新按钮状态
 
private:
    QPushButton *m_pOpenButton;
    QPushButton *m_pCancelButton;
    QPushButton *m_pPauseButton;
    QVBoxLayout *m_pMainLayout;
    QGridLayout *m_pImagesLayout;
    QList<QLabel *> labels;
    QFutureWatcher<QImage> *m_pWatcher;
};
 
#endif // IMAGES_VIEW_H

下面是实现部分，c_nImageSize 表示的是图片被缩放的大小（宽度：100 px，高度：100px），函数 scale() 则是对图片缩放的具体实现。

ImagesView.cpp

#include <QLabel>
#include <QPushButton>
#include <QProgressBar>
#include <QFileDialog>
#include <QtConcurrent/QtConcurrentMap>
#include <QStandardPaths>
#include <QHBoxLayout>
#include <qmath.h>
#include "ImagesView.h"
 
const int c_nImageSize = 100;
 
// 缩放图片
QImage scale(const QString &imageFileName)
{
    QImage image(imageFileName);
    return image.scaled(QSize(c_nImageSize, c_nImageSize), Qt::IgnoreAspectRatio, Qt::SmoothTransformation);
}
 
ImagesView::ImagesView(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
{
    setWindowIcon(QIcon(":/Images/logo"));
    setWindowTitle(QStringLiteral("Qt之QFutureWatcher"));
    resize(800, 600);
 
    // 初始化控件
    m_pWatcher = new QFutureWatcher<QImage>(this);
    m_pOpenButton = new QPushButton(QStringLiteral("打开图片"));
    m_pCancelButton = new QPushButton(QStringLiteral("取消"));
    m_pPauseButton = new QPushButton(QStringLiteral("暂停/恢复"));
    QProgressBar *pProgressBar = new QProgressBar(this);
 
    m_pCancelButton->setEnabled(false);
    m_pPauseButton->setEnabled(false);
 
    // 布局
    QHBoxLayout *pButtonLayout = new QHBoxLayout();
    pButtonLayout->addWidget(m_pOpenButton);
    pButtonLayout->addWidget(m_pCancelButton);
    pButtonLayout->addWidget(m_pPauseButton);
    pButtonLayout->addStretch();
    pButtonLayout->setSpacing(10);
    pButtonLayout->setMargin(0);
 
    m_pImagesLayout = new QGridLayout();
 
    m_pMainLayout = new QVBoxLayout();
    m_pMainLayout->addLayout(pButtonLayout);
    m_pMainLayout->addWidget(pProgressBar);
    m_pMainLayout->addLayout(m_pImagesLayout);
    m_pMainLayout->addStretch();
    m_pMainLayout->setSpacing(10);
    m_pMainLayout->setContentsMargins(10, 10, 10, 10);
    setLayout(m_pMainLayout);
 
    // 连接信号槽 - 加载、显示进度、打开、取消等操作
    connect(m_pWatcher, SIGNAL(resultReadyAt(int)), SLOT(showImage(int)));
    connect(m_pWatcher, SIGNAL(progressRangeChanged(int,int)), pProgressBar, SLOT(setRange(int,int)));
    connect(m_pWatcher, SIGNAL(progressValueChanged(int)), pProgressBar, SLOT(setValue(int)));
    connect(m_pWatcher, SIGNAL(finished()), SLOT(finished()));
    connect(m_pOpenButton, SIGNAL(clicked()), SLOT(open()));
    connect(m_pCancelButton, SIGNAL(clicked()), m_pWatcher, SLOT(cancel()));
    connect(m_pPauseButton, SIGNAL(clicked()), m_pWatcher, SLOT(togglePaused()));
}
 
ImagesView::~ImagesView()
{
    m_pWatcher->cancel();
    m_pWatcher->waitForFinished();
}
 
// 打开目录，加载图片
void ImagesView::open()
{
    // 如果已经加载图片，取消并进行等待
    if (m_pWatcher->isRunning()) {
        m_pWatcher->cancel();
        m_pWatcher->waitForFinished();
    }
 
    // 显示一个文件打开对话框
    QStringList files = QFileDialog::getOpenFileNames(this,
                                                      QStringLiteral("选择图片"),
                                                      QStandardPaths::writableLocation(QStandardPaths::PicturesLocation),
                                                      "*.jpg *.png");
 
    if (files.count() == 0)
        return;
 
    // 做一个简单的布局
    qDeleteAll(labels);
    labels.clear();
 
    int dim = qSqrt(qreal(files.count())) + 1;
    for (int i = 0; i < dim; ++i) {
        for (int j = 0; j < dim; ++j) {
            QLabel *pLabel = new QLabel(this);
            pLabel->setFixedSize(c_nImageSize, c_nImageSize);
            m_pImagesLayout->addWidget(pLabel, i, j);
            labels.append(pLabel);
        }
    }
 
    // 使用 mapped 来为 files 运行线程安全的 scale 函数
    m_pWatcher->setFuture(QtConcurrent::mapped(files, scale));
 
    m_pOpenButton->setEnabled(false);
    m_pCancelButton->setEnabled(true);
    m_pPauseButton->setEnabled(true);
}
 
// 显示图片
void ImagesView::showImage(int index)
{
    labels[index]->setPixmap(QPixmap::fromImage(m_pWatcher->resultAt(index)));
}
 
// 更新按钮状态
void ImagesView::finished()
{
    m_pOpenButton->setEnabled(true);
    m_pCancelButton->setEnabled(false);
    m_pPauseButton->setEnabled(false);
}

构造函数中，需要注意的是槽函数，其中 resultReadyAt() 表示 index 对应位置的处理结果已准备就绪，所以连接该信号至槽函数 showImage()，可以显示处理完的图片。

为了显示处理进度，我们构造了一个进度条，当 QFutureWatcher 的 progressRangeChanged() 的信号发射时，进度条的范围会发生改变，而 progressValueChanged() 信号发射时，会更新进度条的值。

如果加载的图片较多时，可以通过点击“取消”按钮，这时会调用 QFutureWatcher 的 cancel() 槽函数来取消计算。“暂停/恢复”则调用 togglePaused() 槽函数，用于切换异步计算的暂停状态，换句话说，如果计算当前已暂停，调用此函数将进行恢复；如果计算正在运行，则会暂停。

当点击“打开”按钮时，会调用槽函数 open()，默认打开图片目录，以便进行图片的选择。然后根据图片创建对应数量的标签 QLabel，用于显示后期缩放的图片。创建完成后，使用 mapped() 进行并行计算，并添加至 QFutureWatcher 中，让其使用信号和槽监视 QFuture。

接下来，就可以直接使用了。

#include <QApplication>
#include "ImagesView.h"
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication app(argc,argv);
 
    ImagesView view;
    view.show();
 
    return app.exec();
}

这样，我们就完成了一个图片缩放加载缩放的功能。