Qt开发:QtConcurrent介绍和使用

一、QtConcurrent 简介

QtConcurrent 是 Qt 提供的一个高级并发编程模块,属于 QtConcurrent 命名空间,旨在简化多线程任务的执行。它支持并行执行算法(如 map、filter、reduce),还支持异步任务运行和结果管理,不需要显式管理 QThread。

模块介绍
头文件包含:

#include <QtConcurrent>

模块依赖:

QT += concurrent

常用功能:
在这里插入图片描述

二、常用功能分类

2.1 异步运行一个函数(无返回值)

QtConcurrent::run([]() {
    qDebug() << "后台线程中执行任务:" << QThread::currentThread();
});

2.2 异步运行一个带参数的函数(有返回值)

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

QFuture<int> future = QtConcurrent::run(add, 3, 5);

// 后续获取结果
int result = future.result();  // 阻塞直到完成
qDebug() << "结果是:" << result;

2.3 绑定类成员函数

class Worker {
public:
    int multiply(int x, int y) {
        return x * y;
    }
};

Worker worker;
QFuture<int> future = QtConcurrent::run(&worker, &Worker::multiply, 4, 6);

2.4 容器并行处理(map)

并发修改容器元素(原地修改)

QList<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

auto doubleIt = [](int &n) {
    n *= 2;
};

QtConcurrent::map(numbers, doubleIt);

// 输出: 2 4 6 8 10

并发映射容器到新容器(mapped)

QList<int> numbers = {1, 2, 3};

auto square = [](int n) {
    return n * n;
};

QList<int> squares = QtConcurrent::mapped(numbers, square).results();
// 输出: 1 4 9

并发过滤(filtered)

QStringList names = {"Alice", "Bob", "Eve"};

auto isShort = [](const QString &name) {
    return name.length() <= 3;
};

QStringList shortNames = QtConcurrent::filtered(names, isShort).results();
// 输出: Bob, Eve

2.5 使用 QFutureWatcher 监听结果(推荐与 UI 配合)

QFutureWatcher<QString> *watcher = new QFutureWatcher<QString>(this);

connect(watcher, &QFutureWatcher<QString>::finished, this, [=]() {
    QString result = watcher->result();
    qDebug() << "计算完成,结果为:" << result;
});

QFuture<QString> future = QtConcurrent::run([]() {
    QThread::sleep(2);
    return QString("Hello from thread");
});

watcher->setFuture(future);

三、线程池控制

QtConcurrent 默认使用全局 QThreadPool,可通过如下方式调整:

QThreadPool::globalInstance()->setMaxThreadCount(8);

或者使用局部线程池:

QThreadPool pool;
QtConcurrent::run(&pool, someFunction);

四、取消任务

可通过 QFuture 中的 cancel() 方法取消任务:

QFuture<void> future = QtConcurrent::run([]{
    for (int i = 0; i < 100; ++i) {
        if (QThread::currentThread()->isInterruptionRequested()) {
            return;
        }
        QThread::msleep(100);
    }
});

// 取消任务
future.cancel();

五、典型应用场景

在这里插入图片描述

六、完整示例:并发下载图片

效果目标:
在这里插入图片描述
核心类:ImageDownloader

// ImageDownloader.h

#ifndef IMAGEDOWNLOADER_H
#define IMAGEDOWNLOADER_H

#include <QObject>
#include <QNetworkAccessManager>
#include <QNetworkReply>
#include <QSemaphore>

class ImageDownloader : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit ImageDownloader(QObject *parent = nullptr);

    void setMaxConcurrent(int count);  // 设置最大并发数
    void downloadImages(const QStringList &urls, const QString &saveDir);

signals:
    void imageDownloaded(const QString &url, const QString &filePath);
    void downloadFailed(const QString &url, const QString &error);
    void allFinished();

private:
    void downloadOne(const QString &url, const QString &saveDir, int retryCount = 3);

    QSemaphore m_semaphore;   // 控制并发数
    int m_maxConcurrent = 5;
};

#endif // IMAGEDOWNLOADER_H
// ImageDownloader.cpp

#include "ImageDownloader.h"
#include <QDir>
#include <QFile>
#include <QFileInfo>
#include <QNetworkRequest>
#include <QThread>
#include <QDebug>
#include <QtConcurrent>

ImageDownloader::ImageDownloader(QObject *parent)
    : QObject(parent), m_semaphore(m_maxConcurrent)
{}

void ImageDownloader::setMaxConcurrent(int count)
{
    m_maxConcurrent = count;
    m_semaphore = QSemaphore(m_maxConcurrent);
}

void ImageDownloader::downloadImages(const QStringList &urls, const QString &saveDir)
{
    for (const QString &url : urls) {
        QtConcurrent::run([=]() {
            m_semaphore.acquire(); // 限制并发
            downloadOne(url, saveDir);
            m_semaphore.release();
        });
    }

    // 可选:全部下载完再发信号(略)
}

void ImageDownloader::downloadOne(const QString &urlStr, const QString &saveDir, int retryCount)
{
    QNetworkAccessManager manager;
    QNetworkRequest request(QUrl(urlStr));

    QNetworkReply *reply = manager.get(request);
    QEventLoop loop;

    QObject::connect(reply, &QNetworkReply::finished, &loop, &QEventLoop::quit);
    loop.exec();

    if (reply->error() == QNetworkReply::NoError) {
        QByteArray data = reply->readAll();

        QUrl url(urlStr);
        QString fileName = QFileInfo(url.path()).fileName();
        QString fullPath = QDir(saveDir).filePath(fileName);

        QFile file(fullPath);
        if (file.open(QIODevice::WriteOnly)) {
            file.write(data);
            file.close();
            emit imageDownloaded(urlStr, fullPath);
        } else {
            emit downloadFailed(urlStr, "文件保存失败");
        }
    } else {
        if (retryCount > 0) {
            qDebug() << "下载失败,重试:" << urlStr;
            downloadOne(urlStr, saveDir, retryCount - 1);
        } else {
            emit downloadFailed(urlStr, reply->errorString());
        }
    }

    reply->deleteLater();
}

使用示例:

ImageDownloader *downloader = new ImageDownloader(this);
downloader->setMaxConcurrent(5); // 最多5张图同时下载

QStringList urls = {
    "https://example.com/a.jpg",
    "https://example.com/b.jpg",
    "https://example.com/c.jpg"
};

QString savePath = QDir::currentPath() + "/images";

connect(downloader, &ImageDownloader::imageDownloaded, this, [](const QString &url, const QString &path){
    qDebug() << "下载成功:" << url << " -> " << path;
});

connect(downloader, &ImageDownloader::downloadFailed, this, [](const QString &url, const QString &error){
    qWarning() << "下载失败:" << url << error;
});

downloader->downloadImages(urls, savePath);
### 使用 QtConcurrent::run 更新进度条的实现方法 在使用 `QtConcurrent::run` 进行后台任务时,可以通过多种方式更新进度条。以下是具体实现方法: #### 方法一:利用 `QFutureWatcher` 信号槽机制 `QtConcurrent::run` 返回一个 `QFuture` 对象,该对象可以与 `QFutureWatcher` 配合使用以监控任务的状态并接收进度变化的通知。 ```cpp #include <QtConcurrent> #include <QFutureWatcher> class Widget : public QWidget { Q_OBJECT public: explicit Widget(QWidget *parent = nullptr); private slots: void onProgressChanged(int progress); void onStartClicked(); private: QProgressBar *progressBar; QPushButton *startButton; }; Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent), progressBar(new QProgressBar(this)), startButton(new QPushButton("Start", this)) { QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout(this); layout->addWidget(progressBar); layout->addWidget(startButton); QObject::connect(startButton, &QPushButton::clicked, this, &Widget::onStartClicked); } void Widget::onStartClicked() { QFuture<int> future = QtConcurrent::run([]() -> int { for (int i = 0; i <= 100; ++i) { QThread::sleep(1); // 模拟耗时操作 emit QThreadPool::globalInstance()->activeThreadCountChanged(i); // 发送进度 } return 100; }); QFutureWatcher<int> *watcher = new QFutureWatcher<int>(this); connect(watcher, &QFutureWatcher<int>::progressValueChanged, this, &Widget::onProgressChanged); watcher->setFuture(future); } void Widget::onProgressChanged(int progress) { progressBar->setValue(progress); } ``` 这种方法通过 `QFutureWatcher::progressValueChanged` 信号实时更新进度条[^1]。 --- #### 方法二:使用 `QMetaObject::invokeMethod` 如果需要从工作线程安全地调用主线程中的 UI 控件更新函数,则可以采用 `QMetaObject::invokeMethod` 来实现跨线程通信。 ```cpp #include <QtConcurrent> #include <QThread> class Widget : public QWidget { Q_OBJECT public: explicit Widget(QWidget *parent = nullptr); private slots: void doSomeWork(); void updateProgressBar(int value); private: QProgressBar *progressBar; QPushButton *startButton; signals: void requestUpdate(int value); }; Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent), progressBar(new QProgressBar(this)), startButton(new QPushButton("Start", this)) { QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout(this); layout->addWidget(progressBar); layout->addWidget(startButton); QObject::connect(startButton, &QPushButton::clicked, this, [=]() { QtConcurrent::run(this, &Widget::doSomeWork); }); } void Widget::doSomeWork() { for (int i = 0; i <= 100; ++i) { QThread::sleep(1); // 模拟耗时操作 Q_EMIT requestUpdate(i); // 请求更新进度条 } } void Widget::updateProgressBar(int value) { progressBar->setValue(value); } // 在构造函数中连接信号槽 QObject::connect(this, &Widget::requestUpdate, this, &Widget::updateProgressBar, Qt::QueuedConnection); ``` 这种方式通过信号槽机制以及 `Qt::QueuedConnection` 确保了线程安全性[^2]。 --- #### 方法三:结合 Lambda 表达式 对于更简洁的场景,可以直接使用 Lambda 表达式来封装任务逻辑,并通过 `QMetaObject::invokeMethod` 或者直接设置值的方式来更新进度条。 ```cpp #include <QtConcurrent> #include <QThread> class Widget : public QWidget { Q_OBJECT public: explicit Widget(QWidget *parent = nullptr); private: QProgressBar *progressBar; QPushButton *startButton; }; Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent), progressBar(new QProgressBar(this)), startButton(new QPushButton("Start", this)) { QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout(this); layout->addWidget(progressBar); layout->addWidget(startButton); QObject::connect(startButton, &QPushButton::clicked, this, [&]() { QtConcurrent::run([=]() { for (int i = 0; i <= 100; ++i) { QThread::sleep(1); // 模拟耗时操作 QMetaObject::invokeMethod(this, "updateProgressBar", Qt::QueuedConnection, Q_ARG(int, i)); } }); }); } void Widget::updateProgressBar(int value) { progressBar->setValue(value); } ``` 这种方案适合于不需要复杂状态管理的任务[^4]。 --- ### 总结 以上三种方法均可用于 `QtConcurrent::run` 中更新进度条的操作。推荐优先考虑 **方法一**(基于 `QFutureWatcher`),因为它充分利用了 Qt 提供的功能,代码结构清晰且易于维护;而 **方法二** 则适用于需要显式控制线程间交互的情况;最后,**方法三** 更加轻量级,适合简单场景下的快速开发
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