Qt 中的多線程 

QT通過三種形式提供了對線程的支持。它們分別是，一、平臺無關(guān)的線程類，二、線程安全的事件投遞，三、跨線程的信號-槽連接。這使得開發(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器的優(yōu)勢。多線程編程也是一個有用的模式，它用于解決執(zhí)行較長時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)建庫時有不選擇線程支持的選項，從4.0開始，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 提供了開始一個新線程的方法
QThreadStorage 提供逐線程數(shù)據(jù)存儲
QMutex  提供相互排斥的鎖，或互斥量
QMutexLocker 是一個便利類，它可以自動對QMutex加鎖與解鎖
QReadWriterLock 提供了一個可以同時讀操作的鎖
QReadLocker與QWriteLocker 是便利類，它自動對QReadWriteLock加鎖與解鎖
QSemaphore 提供了一個整型信號量，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)建一個線程

為創(chuàng)建一個線程，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)建這個線程對象的實例，調(diào)用QThread::start()。于是，在run()里出現(xiàn)的代碼將會在另外線程中被執(zhí)行。
注意：QCoreApplication::exec()必須總是在主線程(執(zhí)行main()的那個線程)中被調(diào)用，不能從一個QThread中調(diào)用。在GUI程序中，主線程也被稱為GUI線程，因為它是唯一一個允許執(zhí)行GUI相關(guān)操作的線程。另外，你必須在創(chuàng)建一個QThread之前創(chuàng)建QApplication(or QCoreApplication)對象。

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)鍵點上線程之間需要停止或等待。例如，假如兩個線程試圖同時訪問同一個全局變量，結(jié)果可能不如所愿。
QMutex  提供相互排斥的鎖，或互斥量。在一個時刻至多一個線程擁有mutex,假如一個線程試圖訪問已經(jīng)被鎖定的mutex,那么它將休眠，直到擁有mutex的線程對此mutex解鎖。Mutexes常用來保護共享數(shù)據(jù)訪問。
 QReadWriterLock 與QMutex相似，除了它對 "read","write"訪問進行區(qū)別對待。它使得多個讀者可以共時訪問數(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，它可以保護一定數(shù)量的相同資源，與此相對，一個mutex只保護一個資源。下面例子中，使用QSemaphore來控制對環(huán)狀緩沖的訪問，此緩沖區(qū)被生產(chǎn)者線程和消費者線程共享。生產(chǎn)者不斷向緩沖寫入數(shù)據(jù)直到緩沖末端，再從頭開始。消費者從緩沖不斷讀取數(shù)據(jù)。信號量比互斥量有更好的并發(fā)性，假如我們用互斥量來控制對緩沖的訪問，那么生產(chǎn)者，消費者不能同時訪問緩沖。然而，我們知道在同一時刻，不同線程訪問緩沖的不同部分并沒有什么危害。

 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)生時喚醒另外的線程。一個或多個線程可以阻塞等待一QWaitCondition ,用wakeOne()或wakeAll()設(shè)置一個條件。wakeOne()隨機喚醒一個，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來保護對numUsedBytes的訪問。另外，QWaitCondition::wait()接收一個mutex作為參數(shù)，這個mutex應(yīng)該被調(diào)用線程初始化為鎖定狀態(tài)。在線程進入休眠狀態(tài)之前，mutex會被解鎖。而當(dāng)線程被喚醒時，mutex會處于鎖定狀態(tài),而且，從鎖定狀態(tài)到等待狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是原子操作，這阻止了競爭條件的產(chǎn)生。當(dāng)程序開始運行時，只有生產(chǎn)者可以工作。消費者被阻塞等待bufferNotEmpty條件，一旦生產(chǎn)者在緩沖中放入一個字節(jié)，bufferNotEmpty條件被激發(fā)，消費者線程于是被喚醒。

 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;
 }