QMutex

Qt QMutex 类详解

QMutex 是 Qt 框架中的一个类，用于实现线程同步。它提供了一种机制来控制对共享资源的访问，以避免多个线程同时访问同一资源而导致的竞态条件。QMutex 类是 Qt 的核心线程库的一部分，用于确保在多线程环境中的数据一致性和避免数据冲突。以下是对 QMutex 类的详细解释：

1. 基本概念

定义：
QMutex 是一个互斥锁，用于在多线程程序中保护共享数据。它确保在任何时刻只有一个线程可以访问被保护的资源。
使用场景：
- 保护共享数据结构（如变量、对象）不被多个线程同时修改。
- 在并发环境中避免数据不一致性和竞态条件。

2. 基本操作

构造和析构：
QMutex 的构造函数创建一个互斥锁实例，析构函数释放该互斥锁。
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QMutex mutex; // 默认构造函数
加锁和解锁：
- 加锁：lock() 方法用于加锁，如果互斥锁已被其他线程占用，则调用线程将会被阻塞，直到互斥锁变为可用。
- 解锁：unlock() 方法用于释放互斥锁，使其他线程可以访问受保护的资源。
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mutex.lock(); // 加锁
// 访问共享资源
mutex.unlock(); // 解锁
自动锁：
使用 QMutexLocker 类可以自动管理互斥锁的加锁和解锁，避免因异常或遗漏导致的死锁问题。
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QMutexLocker locker(&mutex);
// 访问共享资源
// locker 的析构函数会自动解锁

3. 互斥锁的类型

递归互斥锁：
QMutex 可以是递归的，允许同一个线程多次锁定同一个互斥锁而不会导致死锁。使用 QMutex::Recursive 类型构造递归互斥锁。
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QMutex recursiveMutex(QMutex::Recursive);
非递归互斥锁：
默认构造的 QMutex 是非递归的，要求在一个线程中加锁后，必须在同一线程中解锁，否则会导致死锁。
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QMutex nonRecursiveMutex; // 默认为非递归

4. 静态方法

**QMutex::tryLock()**：
尝试加锁而不阻塞，如果互斥锁已被其他线程占用，它会立即返回 false。
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if (mutex.tryLock()) {
// 成功加锁
mutex.unlock();
} else {
// 未能加锁
}
**QMutex::lock() 和 QMutex::unlock()**：
这些方法分别用于加锁和解锁，不同于 tryLock()，它们会阻塞直到成功加锁。

5. 性能考虑

锁的开销：
使用互斥锁会有一定的性能开销，尤其是在高频率锁定和解锁的情况下。合理设计锁的粒度和使用自动锁可以减少这种开销。
避免死锁：
使用 QMutexLocker 可以帮助避免由于忘记解锁或异常导致的死锁问题。

示例代码

#include <QMutex>
#include <QMutexLocker>
#include <QThread>
#include <QDebug>

QMutex mutex;

void threadFunction() {
    QMutexLocker locker(&mutex); // 自动加锁
    qDebug() << "Thread is running";
    // 访问共享资源
    // locker 的析构函数会自动解锁
}

int main() {
    QThread thread1(threadFunction);
    QThread thread2(threadFunction);
    
    thread1.start();
    thread2.start();
    
    thread1.wait();
    thread2.wait();
    
    return 0;
}

总结

QMutex 类在 Qt 的多线程编程中扮演了重要角色，通过提供互斥锁机制来保护共享资源的访问，确保线程安全。合理使用 QMutex 和 QMutexLocker 可以帮助你管理多线程环境中的资源，避免竞态条件和数据不一致性问题。

Qt QMutex 类 详解