QT 多线程线程池 QRunnalbe QThreadPool

最新推荐文章于 2025-05-30 10:13:35 发布

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#QT #多线程 #线程池 #QRunnable #QThreadPool

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本文围绕QT中的线程池展开，介绍了线程池的作用及使用原因，阐述了QRunnable和QThreadPool相关类，说明了全局线程池的使用，讲解了基本运用、自定义信号槽等内容，还对比了QThread与QRunnable+QThreadPool适用场景，并给出QRunnable与外界通信的方法。

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一、背景

QT中线程很早就出现了，多线程的使用目的是为了减轻主线程压力，不至于主线程界面卡顿，提高用户体验。但是线程的创建与销毁需要与系统交互，会产生很大的开销。若需要频繁的创建线程就建议使用线程池，有线程池维护一定数量的线程，当需要进行多线程的运算时，将运算函数传递给线程池即可。线程池会根据可用线程进行任务安排。

线程池有什么作用呢?

一个作用就是限制系统中执行线程的数量。根据系统的环境情况，可以自动或手动设置线程数量，达到运行的最佳效果；少了浪费了系统资源，多了造成系统拥挤效率不高。用线程池控制线程数量，其他线程排队等候。一个任务执行完毕，再从队列的中取最前面的任务开始执行。若队列中没有等待进程，线程池的这一资源处于等待。当一个新任务需要运行时，如果线程池中有等待的工作线程，就可以开始运行了；否则进入等待队列。

为什么要是用线程池？

1.减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。
2.可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。

二、相关类

在QT中使用多线程，可以使用QThread。但是如果使用线程池可以使用QRunnable + QThreadPool

QRunnable 是所有的runnable对象的基类，是一个接口，用于表示一个任务或者要执行的代码，需要重新实现void run（）函数。

QThreadPool类用于管理QThreads集合，管理和循环使用单独的QThread对象，以帮助程序减少创建线程的成本。每一个QT应用程序都有一个全局的QThreadPool对象，可以通过globalInsatance()获取。

QThreadPool *thradPool = QThreadPool::globalInstance();//获取全程线程池

1.QRunnable ：

所有的需要在子线程进行的计算或者任务，都需要在继承于QRunnable的类里，然后重新实现void run()函数。最后生成一个对象runnableObj，扔给线程池。

QThreadPool::globalInstance()->start(runnableObj);//扔给线程池

类成员函数：

void setAutoDelete(bool autoDelete);//设置是否自动删除。默认是自动删除。运行完后，由线程池自动删除对象。

2.QThreadPool:线程池类

类成员函数：

int activeThreadCount() const //当前的活动线程数量

void clear()//清除所有当前排队但未开始运行的任务

int expiryTimeout() const//线程长时间未使用将会自动退出节约资源，此函数返回等待时间默认30秒

int maxThreadCount() const//线程池最大线程数量

void releaseThread()//释放被保留的线程

void reserveThread()//保留线程，此线程将不会占用最大线程数量，从而可能会引起当前活动线程数量大于最大线程数量的情况

void setExpiryTimeout(int expiryTimeout)//设置线程回收的等待时间

void setMaxThreadCount(int maxThreadCount)//设置最大线程数量

void setStackSize(uint stackSize)//此属性包含线程池工作线程的堆栈大小。

uint stackSize() const//堆大小

void start(QRunnable *runnable, int priority = 0)//加入一个运算到队列，注意start不一定立刻启动，只是插入到队列，排到了才会开始运行。需要传入QRunnable ，后续介绍

bool tryStart(QRunnable *runnable)//尝试启动一个任务，成功就返回true

bool tryTake(QRunnable *runnable)//删除队列中的一个QRunnable，若当前QRunnable 未启动则返回成功，正在运行则返回失败

bool waitForDone(int msecs)//等待所有线程运行结束并退出，参数为等待时间-1表示一直等待到最后一个线程退出

三、一些要解释的事情

QThread::idealThreadCount 函数，会根据当前设备的硬件情况给出一个默认的线程数量，而线程池的默认最大线程数就是此值,maxThreadCount.
由于reserveThread 后的线程不计入线程最大数量；因此，可能出现activeThreadCount > maxThreadCount的情况。
QThreadPool中的start()函数里，传入的是QRunnable对象指针，传入后，线程池会调用QRunnable的autoDelete()函数。若返回true,则当此运算完成后自动释放内容、空间，不需要后续主动判断是否完成并释放空间。
tryStart(),若返回成功，不会自动释放内容，需要调用方主动释放，无论aotudelete返回值是什么。返回false,也不会主动delete
对于tryStart() 如果返回成功，则等同于start(). 若返回false,则不会自动delete.
对于autoDelete必须在start/tryStart之前设置，不要在调用之后修改，否则结果不可预测。

四、全局线程池

QThreadPool,提供一个静态函数，QThreadPool::globalInstance(),返回一个当前进程的全局线程池，可在多个类中共同使用一个线程池。也可以新建一个线程池。

五、基本运用

要使用线程池，先要子类化一个QRunnable并实现run()虚函数。然后创建一个对象，并把它传给QThreadPool::start（），这会把可运行对象的拥有权赋权给QT的全局线程池，并让他可以开始运行。

class HelloWorldTask : public QRunnable
{
    void run() {
        qDebug() << "Hello world from thread " << QThread::currentThread();
    }
}
 
HelloWorldTask *hello = new HelloWorldTask();
 
// QThreadPool取得所有权，并自动删除 hello

QThreadPool::globalInstance()->start(hello);

默认情况下，可运行对象结束时，线程池会自动将其删除，这也正是我们想要的结果。在某些情况下，如果必须有我们自己负责删除可运行对象时，可以通过调用QRunnable::setAutoDelete(false)来阻止自动删除的发生。

六、自定义信号槽

打开QRunnable的头文件时，我们会发现，它不是继承于QObject,也就是说无法使用QObject的特性，例如，信号槽，事件等，为了方便使用，我们可以继承QObject：


class HelloWorldTask : public QObject, public QRunnable
{
    Q_OBJECT
 
// 自定义信号
signals:
    void finished();
 
public:
     void run() {
         qDebug() << "Hello Thread : " << QThread::currentThreadId();
         emit finished();
     }
};

使用时，连接信号槽就行：


class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT
 
public:
    explicit MainWindow(QWidget *parent = 0)
        : QMainWindow(parent)
    {
        qDebug() << "Main Thread : " << QThread::currentThreadId();
 
        // ...
        HelloWorldTask *hello = new HelloWorldTask();
        connect(hello, SIGNAL(finished()), this, SLOT(onFinished()));
        QThreadPool::globalInstance()->start(hello);
        // ...
    }
 
protected:
    void closeEvent(QCloseEvent *event) {
        if (QThreadPool::globalInstance()->activeThreadCount())
            QThreadPool::globalInstance()->waitForDone();
 
        event->accept();
    }
 
private slots:
    void onFinished() {
        qDebug() << "SLOT Thread : " << QThread::currentThreadId();
    }
};