C++/Qt 线程同步

一、前言

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        前一篇文章提供了一个通过信号与主线程通信，实现多线程的程序，并在最初的多线程文章里提供了一篇来自Qt官方文档的多线程的示例。这篇文章主要是衔接上述两篇文章，对多线程这块内容继续补充，因为不管是C++编程，还是Qt编程，线程这块内容都是极为重要的，它能让应用程序不至于在处理大量事件时出现线程阻塞，以至于应用程序崩溃。如果上述两篇内容都没看过，可以快速点击下面的链接直达按需查阅。

        前文《多线程（续）》文章：C++/Qt 多线程（续）-优快云博客 因为这里将会继续在提供的示例编程上加以补充，也就是将线程同步的编程加在原先的示例中，如需要，可配套查阅。

        前文《多线程》文章：C++/Qt 多线程-优快云博客

二、线程同步

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        在多线程程序中，线程之间的通信和同步是重要的问题。Qt提供了QMutex、QWaitCondition、QSemaphore等多个类用于实现线程同步。

        1、线程同步的概念

        在多线程程序中，由于存在 多个线程，线程之间可能需要访问同一个变量，或一个线程需要等待另一个线程完成某个操作后才产生相应的动作。例如前文的例子中，工作线程生成随机的骰子点数，主线程读取骰子点数并显示，，主线程需要等待工作线程生成一个新的骰子点数后再读取数据。示例中使用了信号与槽的机制，在生成新的点数之后通过信号通知主线程读取新的数据。

        如果不使用信号与槽且改变了计算变量m_diceValue的值的方法，TDiceThread的函数run()的代码变为如下内容：

void TDiceThread::run()
{
    //线程的任务
    m_stop = false;
    m_paused = true;   //启动线程后暂时不掷骰子
    m_seq = 0;
    while(!m_stop){     //循环体
        if(!m_paused){
            m_diceValue = 0;
            for(int i = 0;i<5;i++)  //对多个随机数求平均值
            m_diceValue += QRandomGenerator::global()->bounded(1,7);     //生成随机整数，范围为[1，6]
            m_diceValue = m_diceValue/5;
            m_seq++;
            //emit newValue(m_seq,m_diceValue);   //发射信号
        }
        msleep(500);
    }
    //在m_stop = true 时结束线程任务
    quit();
}

        TDiceThread类需要定义一个公有函数返回m_diceValue的值，以便在主程序中调用此函数读取骰子的点数，如：

int TDiceThread::diceValue()
{
    return m_diceThread;
}

        由于没有使用信号与槽的关联机制，主线程只能采用不断查询的方式主动查询是否有新数据，并在有新数据时读取新数据，但是在主线程调用函数diceThread()读取骰子点数时，工作线程可能正在运行run()函数中修改m_diceValue值得语句，即可能正在运行if语句中得关键代码。

        这段代码可能需要运行较长的事件，且会不断修改变量m_diceValue的值，运行这段代码时不能被主线程调用的diceValue()函数打断，因为如果被打断，函数diceValue()返回的值可能是错误的。

        因此，这段代码是需要被保护起来的，其在运行过程中不能被其它线程打断，以确保计算结果的完整性，这就涉及线程同步的问题。