Qt源碼閱讀(二) moveToThread

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Qt 源碼分析之moveToThread 這一次,我們來看Qt中關於將一個QObject對象移動至一個線程的函數moveToThread Qt使用線程的基本方法 首先,我們簡單的介紹一下在Qt中使用多線程的幾種方法: 重寫QThread的run函數,將要在多線程執行的任務放到run函數里 /*myt ...


Qt 源碼分析之moveToThread

這一次,我們來看Qt中關於將一個QObject對象移動至一個線程的函數moveToThread

目錄

Qt使用線程的基本方法

首先,我們簡單的介紹一下在Qt中使用多線程的幾種方法:

  1. 重寫QThreadrun函數,將要在多線程執行的任務放到run函數里
/*mythread.h*/
#pragma once

#include <QThread>

class MyThread  : public QThread
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit MyThread(QObject* parent = nullptr);
    ~MyThread();

protected:
    void run() override;
};

/*mythread.cpp*/
#include "mythread.h"
#include <QDebug>

MyThread::MyThread(QObject* parent)
    : QThread(parent)
{}

MyThread::~MyThread()
{}

void MyThread::run()
{
    /*
        在這個函數里執行耗時操作
    */
   for (auto a = 0; a < 10; a++) {
       qDebug() << u8"線程";
       QThread::sleep(1);
   }
}

/*調用函數*/
auto m_thread = new MyThread();
// 調用start之後,就會去執行run里內容了
m_thread->start();

但是這種方法,不被Qt官方所推薦,Qt官方所推薦的是將對象移動至線程的方法moveToThread

  1. 創建一個QThread對象,將對象移動至一個線程中,用信號槽的方式來觸發該對象的槽函數,此時槽函數是線上程中執行的
/*mytask.h*/
#pragma once

#include <QObject>

class MyTask  : public QObject
{
    Q_OBJECT

public:
    MyTask(QObject *parent = nullptr);
    ~MyTask();

public slots:
    void slotMyTask();
};

/*mytask.cpp*/
#include "mytask.h"
#include <QThread>
#include <QDebug>

MyTask::MyTask(QObject *parent)
    : QObject(parent)
{}

MyTask::~MyTask()
{}

void MyTask::slotMyTask()
{
    /* 在這裡執行耗時操作 */
    for (auto a = 0; a < 10; a++) {
        qDebug() << u8"當前線程: " << QThread::currentThread();
        qDebug() << u8"線程";
        QThread::sleep(1);
    }
}


/*使用方法*/
// 1. 創建任務對象以及線程對象
auto m_task = new MyTask();
auto* m_thread = new QThread();

// 2. 將任務對象移動至線程
m_task->moveToThread(m_thread);

// 3. 將信號與任務類的槽連接起來
connect(m_thread, &QThread::started, m_task, &MyTask::slotMyTask);

//  4. 開啟線程
m_thread->start();

image.png
Note:
這裡有一個坑,那就是如果一個QObject對象是有父對象的,那麼該對象,就不能被移動至線程。測試代碼如下:

// 1. 創建一個有父對象的任務對象以及線程對象
auto m_task = new MyTask(this);
auto* m_thread = new QThread();

// 2. 將任務對象移動至線程
m_task->moveToThread(m_thread);

// 3. 將信號與任務類的槽連接起來
connect(m_thread, &QThread::started, m_task, &MyTask::slotMyTask);

//  4. 開啟線程
m_thread->start();

此時,我們看到控制台會輸出:

Cannot move objects with a parent (無法移動一個有父對象的object)

image.png
並且,我們能看到槽函數里列印的線程為主線程

  1. 使用Qt的QtConcurrent,缺點之一是沒有辦法手動退出
// 使用這個,需要在頭文件里引入
#include <QtConcurrent/QtConcurrent>

// 定義一個任務函數
int MainWindow::taskTest(int a)
{
    for (auto i = 1; i < 10; i++) {
        qDebug() << "a: " << a;
        QThread::sleep(1);
    }

    return 0;
}

/* 使用方法 */
// 在函數後面跟上你要設置給函數的參數
QtConcurrent::run(this, &MainWindow::taskTest, 10);

註意:在Qt里,子線程不能進行任何的ui更新操作,ui的更新操作全部只能在主線程

源碼分析

然後,我們淺淺的分析一下,QObject中的moveToThread,主要分為三個部分

  1. 對一些基本條件的判斷:
    • 移動的對象是否已經在目標線程

    • 移動的對象是否有父對象(這就是我們上面說到的坑)

    • 不能將一個視窗對象移動至其他線程,因為Qt要求所有UI操作都必須在主線程中執行,線程中如果想要更新UI,需要用信號槽來通知界面進行更改。

// 當前對象已經在目標線程了
    if (d->threadData.loadRelaxed()->thread.loadAcquire() == targetThread) {
        // object is already in this thread
        return;
    }

	// 不能移動一個有父對象的對象
    if (d->parent != nullptr) {
        qWarning("QObject::moveToThread: Cannot move objects with a parent");
        return;
    }
	// 視窗部件不能移動到一個新的線程,在Qt里GUI操作只能在主線程
    if (d->isWidget) {
        qWarning("QObject::moveToThread: Widgets cannot be moved to a new thread");
        return;
    }
  1. 對要移動的對象當前所屬線程的一些判斷:
    • 如果要移動的對象沒有線程依附性,那麼可以移動至目標線程

    • 如果移動操作所線上程與移動對象所線上程不一致,那麼不允許去移動

QThreadData *currentData = QThreadData::current();
QThreadData *targetData = targetThread ? QThreadData::get2(targetThread) : nullptr;
QThreadData *thisThreadData = d->threadData.loadRelaxed();
if (!thisThreadData->thread.loadAcquire() && currentData == targetData) {
    // 如果一個對象沒有線程依附性,允許移動一個對象到一個線程
    // one exception to the rule: we allow moving objects with no thread affinity to the current thread
    currentData = d->threadData;
} else if (thisThreadData != currentData) {
    // 不能在不是對象的線程里,去移動該對象至另外一個對象
    qWarning("QObject::moveToThread: Current thread (%p) is not the object's thread (%p).\n"
             "Cannot move to target thread (%p)\n",
             currentData->thread.loadRelaxed(), thisThreadData->thread.loadRelaxed(), targetData ? targetData->thread.loadRelaxed() : nullptr);

#ifdef Q_OS_MAC
    qWarning("You might be loading two sets of Qt binaries into the same process. "
             "Check that all plugins are compiled against the right Qt binaries. Export "
             "DYLD_PRINT_LIBRARIES=1 and check that only one set of binaries are being loaded.");
#endif

    return;
}
  1. 正式的移動操作

    // prepare to move
    d->moveToThread_helper();

    if (!targetData)
        targetData = new QThreadData(0);

    // make sure nobody adds/removes connections to this object while we're moving it
    QMutexLocker l(signalSlotLock(this));

    QOrderedMutexLocker locker(&currentData->postEventList.mutex,
                               &targetData->postEventList.mutex);

    // keep currentData alive (since we've got it locked)
    currentData->ref();

    // move the object
    d_func()->setThreadData_helper(currentData, targetData);

    locker.unlock();

    // now currentData can commit suicide if it wants to
    currentData->deref();

一些線程和信號槽使用的心得

到了夾帶私活時間,下麵是一些多線程使用信號槽的一點小心得總結

  1. 不能在子線程去更新UI界面,只能在主線程進行更新
  2. 可以通過信號槽連接,在子線程通知主線程去更新UI
  3. 跨線程使用信號槽,建議用QueuedConnection,因為這種連接方式,Qt會把信號丟到事件迴圈里去,這樣槽函數會在接收者所在的線程執行。而DirectConnection這種連接方式,因為是直接回調槽函數,槽會在信號發出的線程進行調用。具體可看上篇關於信號與槽源碼分析。
  4. 但是使用QueuedConnection這種連接方式,信號的參數如果是自己定義的類型,一定要記得使用qRegisterMetaType來進行註冊,或者使用Q_DECLARE_METATYPE來進行註冊。否則,槽函數將不會觸發。
  5. BlockQueuedConnection這種方法慎用,因為如果信號發送者和接收者在同一個線程,將會導致死鎖

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