Qt多執行緒（一）
Qt 中的多執行緒
QT通過三種形式提供了對執行緒的支援。它們分別是，一、平臺無關的執行緒類，二、執行緒安全的事件投遞，三、跨執行緒的訊號-槽連線。這使得開發輕巧的多執行緒Qt程式更為容易，並能充分利用多處理器機器的優勢。多執行緒程式設計也是一個有用的模式，它用於解決執行較長時間的操作而不至於使用者介面失去響應。在Qt的早期版本中，在構建庫時有不選擇執行緒支援的選項，從4.0開始，執行緒總是有效的。
執行緒類
Qt 包含下面一些執行緒相關的類：
QThread 提供了開始一個新執行緒的方法
QThreadStorage 提供逐執行緒資料儲存
QMutex 提供相互排斥的鎖，或互斥量
QMutexLocker
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 提供了一個整型訊號量，是互斥量的泛化
QWaitCondition 提供了一種方法，使得執行緒可以在被另外執行緒喚醒之前一直休眠。
建立一個執行緒
為建立一個執行緒，子類化QThread並且重寫它的run()函式，例如：
class MyThread : public QThread
{
Q_OBJECT
protected:
void run();
};
void MyThread::run()
{
...
}
之後，建立這個執行緒物件的例項，呼叫QThread::start()。於是，在run()裡出現的程式碼將會在另外執行緒中被執行。
注意：QCoreApplication::exec()必須總是在主執行緒(執行main()的那個執行緒)中被呼叫，不能從一個QThread中呼叫。在GUI程式中，主執行緒也被稱為GUI執行緒，因為它是唯一一個允許執行GUI相關操作的執行緒。另外，你必須在建立一個QThread之前建立QApplication(or QCoreApplication)物件。
執行緒同步
QMutex, QReadWriteLock
QMutex 提供相互排斥的鎖，或互斥量。在一個時刻至多一個執行緒擁有mutex,假如一個執行緒試圖訪問已經被鎖定的mutex,那麼它將休眠，直到擁有mutex的執行緒對此mutex解鎖。Mutexes常用來保護共享資料訪問。
QReadWriterLock 與QMutex相似，除了它對 "read","write"訪問進行區別對待。它使得多個讀者可以共時訪問資料。使用QReadWriteLock而不是QMutex，可以使得多執行緒程式更具有併發性。
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來控制對環狀緩衝的訪問，此緩衝區被生產者執行緒和消費者執行緒共享。生產者不斷向緩衝寫入資料直到緩衝末端，再從頭開始。消費者從緩衝不斷讀取資料。訊號量比互斥量有更好的併發性，假如我們用互斥量來控制對緩衝的訪問，那麼生產者，消費者不能同時訪問緩衝。然而，我們知道在同一時刻，不同執行緒訪問緩衝的不同部分並沒有什麼危害。
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 允許執行緒在某些情況發生時喚醒另外的執行緒。一個或多個執行緒可以阻塞等待一QWaitCondition ,用wakeOne()或wakeAll()設定一個條件。wakeOne()隨機喚醒一個，wakeAll()喚醒所有。
下面的例子中，生產者首先必須檢查緩衝是否已滿(numUsedBytes==BufferSize)，如果是，執行緒停下來等待bufferNotFull條件。如果不是，在緩衝中生產資料，增加numUsedBytes,啟用條件 bufferNotEmpty。使用mutex來保護對numUsedBytes的訪問。另外，QWaitCondition::wait()接收一個mutex作為引數，這個mutex應該被呼叫執行緒初始化為鎖定狀態。線上程進入休眠狀態之前，mutex會被解鎖。而當執行緒被喚醒時，mutex會處於鎖定狀態,而且，從鎖定狀態到等待狀態的轉換是原子操作，這阻止了競爭條件的產生。當程式開始執行時，只有生產者可以工作。消費者被阻塞等待bufferNotEmpty條件，一旦生產者在緩衝中放入一個位元組，bufferNotEmpty條件被激發，消費者執行緒於是被喚醒。
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;
}