多线程中数据的并发访问与保护_防止多线程访问缓存用户信息-优快云博客

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本文介绍了在Qt多线程编程中如何处理数据的并发访问，包括使用QMutex、QReadWriteLock、QSemaphore和QWaitCondition进行线程同步。重点讲述了这些类的用法以及线程间通信和多线程编程中的注意事项。

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多线程中数据的并发访问与保护

在多线程编程中，不可避免地要对一些共享的数据进行访问。由于线程之间对共享数据的访问是独立的，任何一个线程都可对共享数据进行访问和修改，且它们之间是异步并发进行的，特别是当需要对共享数据进行修改时，就会产生数据不一致的问题，为此，需要一种保护机制，来限制线程之间的并发访问，以保护共享的数据。

在Qt多线程应用程序中，需要对多个线程进行同步。Qt提供了如下几个同步类：QMutex,QReadWriteLock, QSemaphore以及QWaitCondition。
 创建这个线程对象的实例，调用QThread::start()。于是，在run()里出现的代码将会在另外线程中被执行。
 注意：QCoreApplication::exec()必须总是在主线程(执行main()的那个线程)中被调用，不能从一个QThread中调用。在GUI程序中，主线程也被称为GUI线程，因为它是唯一一个允许执行GUI相关操作的线程。另外，你必须在创建一个QThread之前创建QApplication(or QCoreApplication)对象。
 线程同步
 
 QMutex, QReadWriteLock, QSemaphore,  QWaitCondition 提供了线程同步的手段。使用线程的主要想法是希望它们可以尽可能并发执行，而一些关键点上线程之间需要停止或等待。例如，假如两个线程试图同时访问同一个全局变量，结果可能不如所愿。
 QMutex  提供相互排斥的锁，或互斥量。在一个时刻至多一个线程拥有mutex,假如一个线程试图访问已经被锁定的mutex,那么它将休眠，直到拥有mutex的线程对此mutex解锁。Mutexes常用来保护共享数据访问。
  QReadWriterLock 与QMutex相似，除了它对 "read","write"访问进行区别对待。它使得多个读者可以共时访问数据。使用QReadWriteLock而不是QMutex，可以使得多线程程序更具有并发性。

QMutex
QMutex类提供了一个保护变量或一个代码区的方法，使得每次仅有一个线程能对其进行访问。该类提供了lock()方法用于锁位mutex,以及unlock()函数用于解锁。另外，还提供了tryLock()方法，它与lock()方法的一个重要区别在于如果mutex已经被锁定，它将立即返回而不是阻塞。代码示例如下：
[cpp]view plaincopy 
    
 void Thread::run()  
 {  
     forever {  
         mutex.lock();  
         if (stopped) {  
             stopped = false;  
             mutex.unlock();  
             break;  
         }  
         mutex.unlock();  
         cerr << qPrintable(messageStr);  
     }  
     cerr << endl;  
 }  

Qt同时也提供了一个帮助类QMutexLocker用于简化mutex的操作，代码示例如下：
[cpp]view plaincopy 
    
 void Thread::run()  
 {  
     forever {  
         {  
             QMutexLocker locker(&mutex);  
             if (stopped) {  
                 stopped = false;  
                 break;  
             }  
         }  
         cerr << qPrintable(messageStr);  
     }  
     cerr << endl;  
 }  

QReadWriteLock
在多个线程读取共享数据而仅有一个线程要修改共享数据的情况下，可以使用QReadWriteLock类，它可以保证并发对数据的读操作而不会对性能产生负面影响。代码示例如下：
[cpp]view plaincopy 
    
 void ReaderThread::run()  
 {  
     ...  
     lock.lockForRead();  
     access_data_without_modifying_it(&data);  
     lock.unlock();  
     ...  
 }  

同样，Qt也提供了一个相应的类QReadLocker和QWriteLocker来简化QReadWriteLock的操作。
QSemaphore
QSemaphore是一种更通用的mutex，除了读/写锁外，信号量还可用于监视一定数目的相同资源。如下的代码片段显示了QSemaphore和QMutex之间的对应关系：
QSemaphoresemaphore(1); | QMutex mutex;
semaphore.acquire(); | mutex.lock();
semaphore.release(); | mutex.unlock();

 
通过传递1构造函数，表示该信号量控制单个资源。信号量的一大优点就是通过传递一个大于1的数，我们可以调用acquire()函数多次以获得许多资源，代码示例如下：
[cpp]view plaincopy 
    
 QSemaphore s( 10 );  
 s.acquire(); // s.available() = 9  
 s.acquire(5); // s.available() = 4  
 s.release(2); // s.available() = 6  
 s.release(); // s.available() = 7  
 s.release(5); // s.available() = 12  
 s.tryAcquire(15); // s.available() = 12  

线程之间的通信
除了通过共享数据来在多个线程之间进行通信外，还可以使用信号与槽的机制实现线程之间的通信。
多线程编程中注意点
子QObject必须在它的父线程中创建。
特别地，在非主线程中创建的对象不能将QThread对象作为它们的父类，因为线程对象是在另一个线程中创建的。
必须先删除在一个线程中创建的所有QObject对象，然后删除线程对象本身。
QObject必须在创建它的线程中删除。
非GUI的QObject子类，如QTimer,QProcess以及网络类都是可重入的。可用在任何线程中，只要该线程有一个事件循环。对于非主线程，进入事件循环是通过调用QThread::exec()函数。