一、導(dǎo)讀

本篇文章是關(guān)于Qt多線程應(yīng)用設(shè)計(jì)方法的總結(jié)，描述了Qt中進(jìn)行多線程設(shè)計(jì)的四種方法，并列舉了常見應(yīng)用場(chǎng)景下的多線程設(shè)計(jì)方案。合理選擇對(duì)應(yīng)的方法來解決實(shí)際開發(fā)中遇到的問題有助于對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行更合理設(shè)計(jì)。

二、【方法一】 QThread：帶有可選事件循環(huán)的底層API

QThread是Qt中所有線程的基礎(chǔ)，每個(gè)QThread實(shí)例代表和控制一個(gè)線程。使用QThread創(chuàng)建線程有兩種方法：

（1）直接實(shí)例化創(chuàng)建：提供了一個(gè)并行事件循環(huán)，允許在輔助線程中調(diào)用QObject槽函數(shù)。

（2）子類化創(chuàng)建：繼承QThread，允許應(yīng)用程序在啟動(dòng)事件循環(huán)之前初始化新線程，或者在沒有事件循環(huán)的情況下運(yùn)行并行代碼。

三、【方法二】 QThreadPool和QRunnable：重用線程

在實(shí)際開發(fā)中，頻繁創(chuàng)建和銷毀線程的代價(jià)可能會(huì)很高。為了減少這種開銷，可以對(duì)新任務(wù)重用現(xiàn)有的線程。QThreadPool是可重用QThread的集合。

要在QThreadPool的一個(gè)線程中運(yùn)行代碼，需要重新實(shí)現(xiàn)QRunnable::run()并實(shí)例子類化的QRunnable。

使用````QThreadPool::start()將QRunnable放到QThreadPool的運(yùn)行隊(duì)列中。當(dāng)線程可用時(shí)，QRunnable::run()```中的代碼將在該線程中執(zhí)行。

【備注】：每個(gè)Qt應(yīng)用程序都有一個(gè)全局線程池，可以通過QThreadPool::globalInstance()訪問這個(gè)線程池。這個(gè)全局線程池根據(jù)CPU中的核心數(shù)量會(huì)自動(dòng)維護(hù)最佳的線程數(shù)量。但是在實(shí)際開發(fā)中，可以顯式創(chuàng)建和管理一個(gè)單獨(dú)的QThreadPool。

四、【方法三 】Qt并發(fā)：使用高級(jí)API

Qt并發(fā)模塊提供了許多高級(jí)功能，用來處理一些常見的并行計(jì)算模式。例如：map、filter和reduce。Qt并發(fā)與使用QThread和QRunnable不同，這些函數(shù)不需要使用底層的線程原語(yǔ)，如互斥或信號(hào)量等。相反，它們返回的是一個(gè)QFuture對(duì)象，該對(duì)象可用于在準(zhǔn)備線程或者線程完成時(shí)自動(dòng)檢索函數(shù)的結(jié)果；QFuture還可以用來查詢、計(jì)算進(jìn)度和暫停/恢復(fù)/取消計(jì)算。更方便的是，QFutureWatcher允許通過信號(hào)和槽函數(shù)與QFutures進(jìn)行交互。

Qt Concurrent的并行計(jì)算模型：map、filter和reduce等算法會(huì)自動(dòng)將計(jì)算負(fù)載分配到所有可用的處理器核心上，因此，我們今天編寫的應(yīng)用程序，如果在以后部署到擁有更多處理器核心的系統(tǒng)上時(shí)將繼續(xù)得以擴(kuò)展和使用，這一點(diǎn)非常方便。

Qt并發(fā)模塊還提供了QtConcurrent::run()函數(shù)，它可以在另一個(gè)線程中運(yùn)行任何函數(shù)。但是，QtConcurrent::run()只支持map、filter和reduce函數(shù)可用的特性子集，QFuture可用于檢索函數(shù)的返回值并檢查線程是否正在運(yùn)行。

但是，對(duì)QtConcurrent::run()的調(diào)用只使用一個(gè)線程，不能暫停/恢復(fù)/取消，也不能查詢進(jìn)程。

五、【方法四】 WorkerScript：QML中的線程化

WorkerScript QML類型允許JavaScript代碼與GUI線程并行運(yùn)行。每個(gè)WorkerScript實(shí)例可以附加一個(gè).js腳本。調(diào)用WorkerScript.sendMessage()時(shí)，腳本將在單獨(dú)的線程(和單獨(dú)的QML上下文)中運(yùn)行。當(dāng)腳本運(yùn)行完成時(shí)，它可以將一個(gè)回復(fù)發(fā)送回GUI線程，該線程將調(diào)用WorkerScript.onMessage()信號(hào)處理程序。

使用WorkerScript類似于使用已移動(dòng)到另一個(gè)線程的worker QObject，數(shù)據(jù)通過信號(hào)在線程之間進(jìn)行傳輸。

【注】這種方法在QML中使用

六、如何選擇上述四種多線程設(shè)計(jì)方案

如上所示，Qt為開發(fā)多線程應(yīng)用程序提供了幾種解決方案。而對(duì)于多線程應(yīng)用程序的解決方案的選擇取決于：新線程的用途和線程的生存期。下面是Qt線程技術(shù)的一張比較表：

七、Qt多線程應(yīng)用設(shè)計(jì)方案

在本小節(jié)中，列出了Qt中常見的幾種多線程應(yīng)用的設(shè)計(jì)方案，如下表所示：

審核編輯：劉清