轉載豆子 Qt 學習之路 2（71）：線程簡介

前面我們討論了有關進程以及進程間通訊的相關問題，現在我們開始討論線程。事實上，現代的程序中，使用線程的概率應該大於進程。特別是在多核時代，隨着 CPU 主頻的提升，受制於發熱量的限制，CPU 散熱問題已經進入瓶頸，另闢蹊徑地提高程序運行效率就是使用線程，充分利用多核的優勢。有關線程和進程的區別已經超出了本章的範疇，我們簡單提一句，一個進程可以有一個或更多線程同時運行。線程可以看做是“輕量級進程”，進程完全由操作系統管理，線程即可以由操作系統管理，也可以由應用程序管理。

Qt 使用QThread 來管理線程。下面來看一個簡單的例子：

///!!! Qt5
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
{
    QWidget *widget = new QWidget(this);
    QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout;
    widget->setLayout(layout);
    QLCDNumber *lcdNumber = new QLCDNumber(this);
    layout->addWidget(lcdNumber);
    QPushButton *button = new QPushButton(tr("Start"), this);
    layout->addWidget(button);
    setCentralWidget(widget);

    QTimer *timer = new QTimer(this);
    connect(timer, &QTimer::timeout, [=]() {
        static int sec = 0;
        lcdNumber->display(QString::number(sec++));
    });

    WorkerThread *thread = new WorkerThread(this);
    connect(button, &QPushButton::clicked, [=]() {
        timer->start(1);
        for (int i = 0; i < 2000000000; i++);
        timer->stop();
    });
}

我們的主界面有一個用於顯示時間的 LCD 數字面板還有一個用於啓動任務的按鈕。程序的目的是用戶點擊按鈕，開始一個非常耗時的運算（程序中我們以一個 2000000000 次的循環來替代這個非常耗時的工作，在真實的程序中，這可能是一個網絡訪問，可能是需要複製一個很大的文件或者其它任務），同時 LCD 開始顯示逝去的毫秒數。毫秒數通過一個計時器QTimer進行更新。計算完成後，計時器停止。這是一個很簡單的應用，也看不出有任何問題。但是當我們開始運行程序時，問題就來了：點擊按鈕之後，程序界面直接停止響應，直到循環結束纔開始重新更新。

有經驗的開發者立即指出，這裏需要使用線程。這是因爲 Qt 中所有界面都是在 UI 線程中（也被稱爲主線程，就是執行了QApplication::exec()的線程），在這個線程中執行耗時的操作（比如那個循環），就會阻塞 UI 線程，從而讓界面停止響應。界面停止響應，用戶體驗自然不好，不過更嚴重的是，有些窗口管理程序會檢測到你的程序已經失去響應，可能會建議用戶強制停止程序，這樣一來你的程序可能就此終止，任務再也無法完成。所以，爲了避免這一問題，我們要使用 QThread 開啓一個新的線程：

///!!! Qt5
class WorkerThread : public QThread
{
    Q_OBJECT
public:
    WorkerThread(QObject *parent = 0)
        : QThread(parent)
    {
    }
protected:
    void run()
    {
        for (int i = 0; i < 1000000000; i++);
        emit done();
    }
signals:
    void done();
};

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
{
    QWidget *widget = new QWidget(this);
    QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout;
    widget->setLayout(layout);
    lcdNumber = new QLCDNumber(this);
    layout->addWidget(lcdNumber);
    QPushButton *button = new QPushButton(tr("Start"), this);
    layout->addWidget(button);
    setCentralWidget(widget);

    QTimer *timer = new QTimer(this);
    connect(timer, &QTimer::timeout, [=]() {
        static int sec = 0;
        lcdNumber->display(QString::number(sec++));
    });

    WorkerThread *thread = new WorkerThread(this);
    connect(thread, &WorkerThread::done, timer, &QTimer::stop);
    connect(thread, &WorkerThread::finished, thread, &WorkerThread::deleteLater);
    connect(button, &QPushButton::clicked, [=]() {
        timer->start(1);
        thread->start();
    });
}

注意，我們增加了一個WorkerThread類。WorkerThread繼承自QThread類，重寫了其run()函數。我們可以認爲，run()函數就是新的線程需要執行的代碼。在這裏就是要執行這個循環，然後發出計算完成的信號。而在按鈕點擊的槽函數中，使用QThread::start()函數啓動一個線程（注意，這裏不是run()函數）。再次運行程序，你會發現現在界面已經不會被阻塞了。另外，我們將WorkerThread::deleteLater()函數與WorkerThread::finished()信號連接起來，當線程完成時，系統可以幫我們清除線程實例。這裏的finished()信號是系統發出的，與我們自定義的done()信號無關。

這是 Qt 線程的最基本的使用方式之一（確切的說，這種使用已經不大推薦使用，不過因爲看起來很清晰，而且簡單使用起來也沒有什麼問題，所以還是有必要介紹）。代碼看起來很簡單，不過，如果你認爲 Qt 的多線程編程也很簡單，那就大錯特錯了。Qt 多線程的優勢設計使得它使用起來變得容易，但是坑很多，稍不留神就會被絆住，尤其是涉及到與 QObject 交互的情況。稍懂多線程開發的童鞋都會知道，調試多線程開發簡直就是煎熬。下面幾章，我們會更詳細介紹有關多線程編程的相關內容。