Qt 中的多線程 

QT通過(guò)三種形式提供了對(duì)線程的支持。它們分別是，一、平臺(tái)無(wú)關(guān)的線程類，二、線程安全的事件投遞，三、跨線程的信號(hào)-槽連接。這使得開(kāi)發(fā)輕巧的多線程Qt程序更為容易，并能充分利用多處理器機(jī)器的優(yōu)勢(shì)。多線程編程也是一個(gè)有用的模式，它用于解決執(zhí)行較長(zhǎng)時(shí)間的操作而不至于用戶界面失去響應(yīng)。在Qt的早期版本中，在構(gòu)建庫(kù)時(shí)有不選擇線程支持的選項(xiàng)，從4.0開(kāi)始，線程總是有效的。

線程類

Qt 包含下面一些線程相關(guān)的類：
QThread 提供了開(kāi)始一個(gè)新線程的方法
QThreadStorage 提供逐線程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
QMutex  提供相互排斥的鎖，或互斥量
QMutexLocker 是一個(gè)便利類，它可以自動(dòng)對(duì)QMutex加鎖與解鎖
QReadWriterLock 提供了一個(gè)可以同時(shí)讀操作的鎖
QReadLocker與QWriteLocker 是便利類，它自動(dòng)對(duì)QReadWriteLock加鎖與解鎖
QSemaphore 提供了一個(gè)整型信號(hào)量，是互斥量的泛化
QWaitCondition 提供了一種方法，使得線程可以在被另外線程喚醒之前一直休眠。

創(chuàng)建一個(gè)線程

為創(chuàng)建一個(gè)線程，子類化QThread并且重寫它的run()函數(shù)，例如：
class MyThread : public QThread
 {
     Q_OBJECT

 protected:
     void run();
 };

 void MyThread::run()
 {
     ...
 }
之后，創(chuàng)建這個(gè)線程對(duì)象的實(shí)例，調(diào)用QThread::start()。于是，在run()里出現(xiàn)的代碼將會(huì)在另外線程中被執(zhí)行。
注意：QCoreApplication::exec()必須總是在主線程(執(zhí)行main()的那個(gè)線程)中被調(diào)用，不能從一個(gè)QThread中調(diào)用。在GUI程序中，主線程也被稱為GUI線程，因?yàn)樗俏ㄒ灰粋€(gè)允許執(zhí)行GUI相關(guān)操作的線程。另外，你必須在創(chuàng)建一個(gè)QThread之前創(chuàng)建QApplication(or QCoreApplication)對(duì)象。

線程同步

QMutex, QReadWriteLock, QSemaphore,  QWaitCondition 提供了線程同步的手段。使用線程的主要想法是希望它們可以盡可能并發(fā)執(zhí)行，而一些關(guān)鍵點(diǎn)上線程之間需要停止或等待。例如，假如兩個(gè)線程試圖同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)全局變量，結(jié)果可能不如所愿。
QMutex  提供相互排斥的鎖，或互斥量。在一個(gè)時(shí)刻至多一個(gè)線程擁有mutex,假如一個(gè)線程試圖訪問(wèn)已經(jīng)被鎖定的mutex,那么它將休眠，直到擁有mutex的線程對(duì)此mutex解鎖。Mutexes常用來(lái)保護(hù)共享數(shù)據(jù)訪問(wèn)。
 QReadWriterLock 與QMutex相似，除了它對(duì) "read","write"訪問(wèn)進(jìn)行區(qū)別對(duì)待。它使得多個(gè)讀者可以共時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)。使用QReadWriteLock而不是QMutex，可以使得多線程程序更具有并發(fā)性。

 QReadWriteLock lock;
 void ReaderThread::run()
 {
    // ...
     lock.lockForRead();
     read_file();
     lock.unlock();
     //...
 }

 void WriterThread::run()
 {
    // ...
     lock.lockForWrite();
     write_file();
     lock.unlock();
    // ...
 }

QSemaphore 是QMutex的一般化，它可以保護(hù)一定數(shù)量的相同資源，與此相對(duì)，一個(gè)mutex只保護(hù)一個(gè)資源。下面例子中，使用QSemaphore來(lái)控制對(duì)環(huán)狀緩沖的訪問(wèn)，此緩沖區(qū)被生產(chǎn)者線程和消費(fèi)者線程共享。生產(chǎn)者不斷向緩沖寫入數(shù)據(jù)直到緩沖末端，再?gòu)念^開(kāi)始。消費(fèi)者從緩沖不斷讀取數(shù)據(jù)。信號(hào)量比互斥量有更好的并發(fā)性，假如我們用互斥量來(lái)控制對(duì)緩沖的訪問(wèn)，那么生產(chǎn)者，消費(fèi)者不能同時(shí)訪問(wèn)緩沖。然而，我們知道在同一時(shí)刻，不同線程訪問(wèn)緩沖的不同部分并沒(méi)有什么危害。

 const int DataSize = 100000;
 const int BufferSize = 8192;
 char buffer[BufferSize];

 QSemaphore freeBytes(BufferSize);
 QSemaphore usedBytes;

 class Producer : public QThread
 {
 public:
     void run();
 };

 void Producer::run()
 {
     qsrand(QTime(0,0,0).secsTo(QTime::currentTime()));
     for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {
         freeBytes.acquire();
         buffer[i % BufferSize] = "ACGT"[(int)qrand() % 4];
         usedBytes.release();
     }
 }

 class Consumer : public QThread
 {
 public:
     void run();
 };

 void Consumer::run()
 {
     for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {
         usedBytes.acquire();
         fprintf(stderr, "%c", buffer[i % BufferSize]);
         freeBytes.release();
     }
     fprintf(stderr, "\n");
 }

 int main(int argc, char *argv[])
 {
     QCoreApplication app(argc, argv);
     Producer producer;
     Consumer consumer;
     producer.start();
     consumer.start();
     producer.wait();
     consumer.wait();
     return 0;
 }
QWaitCondition 允許線程在某些情況發(fā)生時(shí)喚醒另外的線程。一個(gè)或多個(gè)線程可以阻塞等待一QWaitCondition ,用wakeOne()或wakeAll()設(shè)置一個(gè)條件。wakeOne()隨機(jī)喚醒一個(gè)，wakeAll()喚醒所有。

下面的例子中，生產(chǎn)者首先必須檢查緩沖是否已滿(numUsedBytes==BufferSize)，如果是，線程停下來(lái)等待bufferNotFull條件。如果不是，在緩沖中生產(chǎn)數(shù)據(jù)，增加numUsedBytes,激活條件 bufferNotEmpty。使用mutex來(lái)保護(hù)對(duì)numUsedBytes的訪問(wèn)。另外，QWaitCondition::wait()接收一個(gè)mutex作為參數(shù)，這個(gè)mutex應(yīng)該被調(diào)用線程初始化為鎖定狀態(tài)。在線程進(jìn)入休眠狀態(tài)之前，mutex會(huì)被解鎖。而當(dāng)線程被喚醒時(shí)，mutex會(huì)處于鎖定狀態(tài),而且，從鎖定狀態(tài)到等待狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是原子操作，這阻止了競(jìng)爭(zhēng)條件的產(chǎn)生。當(dāng)程序開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，只有生產(chǎn)者可以工作。消費(fèi)者被阻塞等待bufferNotEmpty條件，一旦生產(chǎn)者在緩沖中放入一個(gè)字節(jié)，bufferNotEmpty條件被激發(fā)，消費(fèi)者線程于是被喚醒。

 const int DataSize = 100000;
 const int BufferSize = 8192;
 char buffer[BufferSize];

 QWaitCondition bufferNotEmpty;
 QWaitCondition bufferNotFull;
 QMutex mutex;
 int numUsedBytes = 0;

 class Producer : public QThread
 {
 public:
     void run();
 };

 void Producer::run()
 {
     qsrand(QTime(0,0,0).secsTo(QTime::currentTime()));

     for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {
         mutex.lock();
         if (numUsedBytes == BufferSize)
             bufferNotFull.wait(&mutex);
         mutex.unlock();

         buffer[i % BufferSize] = "ACGT"[(int)qrand() % 4];

         mutex.lock();
         ++numUsedBytes;
         bufferNotEmpty.wakeAll();
         mutex.unlock();
     }
 }

 class Consumer : public QThread
 {
 public:
     void run();
 };

 void Consumer::run()
 {
     for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {
         mutex.lock();
         if (numUsedBytes == 0)
             bufferNotEmpty.wait(&mutex);
         mutex.unlock();

         fprintf(stderr, "%c", buffer[i % BufferSize]);

         mutex.lock();
         --numUsedBytes;
         bufferNotFull.wakeAll();
         mutex.unlock();
     }
     fprintf(stderr, "\n");
 }

 int main(int argc, char *argv[])
 {
     QCoreApplication app(argc, argv);
     Producer producer;
     Consumer consumer;
     producer.start();
     consumer.start();
     producer.wait();
     consumer.wait();
     return 0;
 }