QThread

QThread 类详解

QThread 是 Qt 中用于实现多线程的类。它提供了一个平台无关的、面向对象的线程接口，使得在 GUI 应用程序中处理耗时操作时可以保持界面的响应性。在 Qt 中，QThread 是线程管理的基础类，但 Qt 推荐的使用方式与传统的 C++ 线程管理（如 std::thread）有所不同。

1. `QThread` 的基本概念

线程与事件循环：QThread 继承自 QObject，因此它具有信号和槽机制，并且可以在子线程中运行一个事件循环。事件循环允许子线程接收信号并执行槽函数，这在 GUI 编程中非常有用。
工作者线程模型：在 Qt 中，推荐的多线程编程方式是将一个对象的工作移到另一个线程中，而不是直接继承 QThread。这种方法更符合 Qt 的对象模型，也更易于管理信号与槽的连接。

2. `QThread` 的使用方式

QThread 可以通过多种方式使用，主要包括以下两种：

直接继承 QThread 类（传统方式）
工作者线程模型（推荐方式）

2.1 直接继承 `QThread` 类

在这种方式中，你需要继承 QThread 并重写其 run() 方法，run() 方法是线程开始执行的入口点。你可以在这里编写需要在线程中运行的任务。

示例代码：

#include <QThread>
#include <QDebug>

class MyThread : public QThread {
    Q_OBJECT

protected:
    void run() override {
        for (int i = 0; i < 5; ++i) {
            qDebug() << "Running in thread:" << QThread::currentThread();
            QThread::sleep(1); // 模拟耗时操作
        }
    }
};

int main() {
    MyThread thread;
    thread.start(); // 开始线程
    thread.wait();  // 等待线程结束

    return 0;
}

缺点：这种方法虽然直观，但不推荐使用，因为它与 Qt 的信号槽机制不太兼容，容易导致线程中的对象生命周期管理问题。

2.2 工作者线程模型（推荐方式）

工作者线程模型是将一个 QObject 派生类（工作对象）移动到一个新线程中，然后在新线程中执行它的任务。这种方式更安全且与 Qt 的事件系统无缝集成。

步骤如下：

创建一个工作对象，继承自 QObject，并定义需要在线程中运行的任务。
创建一个 QThread 对象。
使用 moveToThread() 将工作对象移动到新线程。
通过信号槽机制启动任务。

示例代码：

#include <QCoreApplication>
#include <QThread>
#include <QDebug>

class Worker : public QObject {
    Q_OBJECT

public slots:
    void doWork() {
        for (int i = 0; i < 5; ++i) {
            qDebug() << "Working in thread:" << QThread::currentThread();
            QThread::sleep(1); // 模拟耗时操作
        }
    }
};

int main(int argc, char *argv[]) {
    QCoreApplication a(argc, argv);

    Worker worker;
    QThread thread;

    // 将工作对象移动到子线程
    worker.moveToThread(&thread);

    // 在子线程中启动工作
    QObject::connect(&thread, &QThread::started, &worker, &Worker::doWork);
    QObject::connect(&thread, &QThread::finished, &worker, &QObject::deleteLater);
    QObject::connect(&thread, &QThread::finished, &thread, &QObject::deleteLater);

    thread.start();  // 启动线程

    return a.exec();
}

优点：这种方式使得工作对象可以与信号槽机制结合得更好，QThread 仅负责线程管理，实际的任务执行由工作对象处理。

3. 信号与槽的线程安全性

在 Qt 中，不同线程中的信号与槽可以跨线程连接。当信号和槽位于不同线程时，Qt 会自动将信号的发送和槽的调用封装为异步事件，通过事件循环来处理。这意味着跨线程的信号槽连接是线程安全的。
线程间的信号槽连接默认是异步的（Qt::QueuedConnection），即信号被发送时不会立即调用槽函数，而是将其加入事件队列，等待事件循环调度。你也可以显式指定连接类型，如 Qt::DirectConnection，来使得信号和槽在同一线程中同步执行。

4. 线程中的事件循环

QThread 中的事件循环使得线程可以处理信号、定时器等事件。默认情况下，QThread::run() 方法启动的线程没有事件循环，必须手动调用 exec() 以启动事件循环。

示例：

class MyThread : public QThread {
    Q_OBJECT

protected:
    void run() override {
        exec();  // 启动事件循环
    }
};

5. 线程生命周期管理

启动线程：使用 start() 启动线程。
停止线程：调用 quit() 退出事件循环，然后使用 wait() 等待线程结束。
线程结束后自动清理：可以通过连接 QThread::finished 信号到 QObject::deleteLater 来自动清理线程对象。

6. 常见问题与注意事项

UI 操作必须在主线程：Qt 的 GUI 元素必须在主线程中操作，如果在子线程中直接访问 GUI 会导致崩溃。
对象的生命周期管理：在使用 moveToThread() 时，要确保对象在其所属线程中被创建和销毁，以避免线程间的对象访问问题。
避免阻塞主线程：长时间的计算或 IO 操作应放到子线程中，以保持主线程（UI 线程）的响应性。

7. 常见用例

在后台执行耗时任务，如文件读写、网络请求、数据处理等。
使用定时器在子线程中定期执行任务。
在子线程中处理异步操作并通过信号槽通知主线程结果。

总结

QThread 是 Qt 中实现多线程编程的重要工具。尽管可以通过继承 QThread 来实现自定义线程，但推荐的方式是使用工作者线程模型，将任务放到一个独立的 QObject 中并移动到线程执行。这种方式更符合 Qt 的设计理念，并且更易于管理复杂的信号槽连接与对象生命周期。

QThread 类 详解

1. QThread 的基本概念

2. QThread 的使用方式

2.1 直接继承 QThread 类