简介

Qt消息循环机制相关学习笔记

深入了解Qt消息循环及线程相关性

什么是Qt消息循环

Qt消息循环，就是从一个队列中不断取出消息，并响应消息的过程。窗体的鼠标，键盘，输入法，绘制，各种消息，都来自于Qt的消息循环。
以Windows操作系统为例，Qt接管Windows原生窗口消息，并翻译成Qt的消息，派发给程序下的各个子对象，子QWidget等，通过接管层，可以很好屏蔽不同平台之间的差异性，开发人员不需要关心Windows或者X11的消息的差异性，只需要搞清楚各个QEvent之间是什么含义。
最开始的Qt消息循环开始于 QCoreApplication::exec。用户创建出一个QCoreApplication，或者说更多情况下是QApplication，执行QCoreApplication::exec，一个应用程序便开始了。QCoreApplication会不断从操作系统获取消息，并且分发给QObject。
如果没有消息循环，那么Qt的信号和槽无法完全使用。有些函数也无法正确执行。举个例子，通过QueuedConnection连接的信号，其实是将一个事件压入了消息循环，如果没有QCoreApplication::exec，那么这个消息循环将永远无法派发到指定的对象。

什么是线程相关性

准确来说，应该是指QObject的线程相关性。以Qt文档中的示意图来做说明
当我们创建一个QObject时，它会与创建自己所在的线程绑定，它参与的消息循环，其实是它所在线程的消息循环。加入某个线程没有默认的QThread::exec，那么该线程上的QObject则无法接收到事件。另外，如果两个不同线程的QObject需要相互通信，那么只能通过QueuedConnection的方式，异步通知对象线程，在下一轮消息循环处理QObject的消息。
QObject的线程相关性默认和它的parent保持一致。如果一个QObject没有parent，那么可以通过 moveToThread，将它的线程相关性切换到指定线程
了解QObject的线程相关性非常重要，很多初学者常常分不清一个多线程中哪些QObject应该由主线程创建，哪些应该由工作线程创建。我的观点是，它参与哪个消息循环，就由哪个来创建。
正因为这样的特性，我们才可以理解什么叫做AutoConnection。通过AutoConnection连接的两个QObject，如果是在同一个线程，那么可以直接调用DirectConnection，如果不是在同一个线程，那么就通过事件通知的方式QueueConnection来调用。通过信号和槽，事件或者QueuedConnection方式来进行线程间的通讯，尤其是与UI线程通讯，永远是最优雅的方式之一。

什么是消息循环

关于消息循环的过程。
首先，用户通过GetMessage，PeekMessage等函数，从消息队列中取出事件，接下来，通过DispatchMessage来分发事件。系统将这个事件分发到对应的窗口处理函数WNDPROC中进行处理
在绝大部分GUI程序中，GetMessage，DispatchMessage是写在一个死循环中的，除非程序退出，否则会一直处理各种事件。

消息队列的相关性

参考链接：
- https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/winmsg/about-messages-and-message-queues
系统将用创建某Window的线程来分发消息。例如窗体1在线程A创建，窗体2在线程B创建，那么它们的WNDPROC则是由不同线程来回调的。一般的，我们也只会在主线程中创建窗体，不过系统还是允许在各个线程中处理窗口的。

Qt消息循环的基础：窗体事件

在Windows中，要处理事件一定要有一个窗体，在Qt中，事件一共有两类，一类是和窗体无关的实践，例如QTimerEvent，另外一类就是常见的窗体事件，例如鼠标，键盘，绘制等事件。因此，qt至少有两个WNDPROC，一个处理Timer等事件，一个处理QWidget中的事件。
刚刚也提到，Windows事件其实是和线程相关的，那么也就是说，对于每一个QObject的对象，它必须要有自己所在线程的信息。不同线程的对象是无法直接通信的，要通过事件才可以。
在Qt中，消息循环在 QEventLoop 类中实现。通过QEventLoop::exec可以进入一个消息循环的阻塞状态中，也就是不断地PeekMessage-DispatchMessage。其实，QEventLoop里面几乎没有实现任何细节。
不难想到，QEventLoop通过内部的一层抽象，来不断从系统获取和处理消息，而这一层抽象，是和线程相关的。所有相同的线程，完全可以共用这层抽象。

qt 消息循环机制

在 Qt 中，消息循环机制是事件驱动编程的一部分，负责管理和调度事件的处理。在 Qt 应用程序中，消息循环是确保程序能够响应用户输入、窗口更新、定时器等事件的核心机制。理解 Qt 的消息循环机制对于开发交互式应用程序至关重要。

Qt 消息循环机制概述

Qt 的事件处理机制基于 事件队列，当事件发生时（例如用户点击按钮、输入文本、定时器超时等），事件被放入事件队列，然后通过事件循环逐一处理。事件循环会持续运行，直到应用程序退出。

事件和消息

在 Qt 中，“事件”和“消息”通常是同义词，它们代表着某种需要处理的动作。常见的事件类型包括：

用户输入事件：如 QKeyEvent（键盘输入）、QMouseEvent（鼠标点击或移动）
窗口事件：如 QResizeEvent（窗口大小调整）、QCloseEvent（窗口关闭事件）
定时器事件：如 QTimerEvent（定时器超时事件）
自定义事件：如通过 QCoreApplication::postEvent() 创建和发送的事件

消息循环的基本工作原理

Qt 的消息循环机制通过 QCoreApplication::exec() 函数启动。当调用 exec() 时，它会进入一个循环，等待并处理事件。这是消息循环的核心，它会处理所有传入的事件，直到程序结束或调用 exit() 函数。

步骤：

事件触发：当用户与程序交互时（如点击按钮、输入键盘、定时器触发等），相应的事件会被发送到事件队列。
事件入队：事件会被放入一个队列中，等待处理。
事件循环：QCoreApplication::exec() 会不断地从队列中取出事件并分发到合适的对象（通常是控件或窗口），然后调用相应的事件处理函数（如 mousePressEvent()、keyPressEvent() 等）。
事件分发：当一个事件被取出后，Qt 会根据事件类型调用相应的处理函数。
退出循环：当消息循环完成（例如用户请求退出程序或调用 exit()），消息循环结束，程序退出。

消息循环的代码示例

下面是一个典型的 Qt 程序结构，展示了消息循环的使用。

例子：

#include <QApplication>
#include <QPushButton>

int main(int argc, char *argv[]) {
    QApplication app(argc, argv);  // 初始化应用程序，启动事件循环

    QPushButton button("点击我");
    button.resize(200, 100);
    button.show();

    return app.exec();  // 启动事件循环，等待并处理事件
}

在这个简单的例子中：

QApplication app(argc, argv); 会初始化应用程序。
button.show(); 显示按钮，等待用户交互。
app.exec(); 启动消息循环并等待处理用户事件（例如鼠标点击、键盘输入等）。

当用户点击按钮时，Qt 会触发 QPushButton 的相关事件，如 mousePressEvent()，并调用相应的事件处理方法。

Qt 事件循环的工作方式

1. 事件队列

每个应用程序都有一个事件队列，用于存储需要处理的事件。事件队列是由操作系统和 Qt 内部管理的。当事件被触发时，它们会被放入队列。

2. 事件处理

事件的处理通常是通过事件重载来实现的。例如，在自定义窗口类中，你可以重载 mousePressEvent() 来处理鼠标点击事件。

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2
3

void MyWidget::mousePressEvent(QMouseEvent *event) {
    qDebug() << "鼠标按下：位置 (" << event->x() << "," << event->y() << ")";
}

3. 事件循环的执行

Qt 的事件循环会从事件队列中提取事件，并根据事件类型调用合适的事件处理函数。例如：

如果事件是键盘输入，则会调用 keyPressEvent()。
如果事件是鼠标点击，则会调用 mousePressEvent()。

4. 事件的优先级

Qt 处理事件的顺序是由事件的类型和优先级决定的。通常，事件会按照到达顺序进行处理，但也可以通过改变事件的优先级来控制事件的处理顺序。

自定义事件和事件发送

你可以在 Qt 中发送自定义事件，甚至通过 QCoreApplication::postEvent() 来在事件队列中插入事件。自定义事件通常用于在不同对象之间传递信息。

示例：自定义事件

#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QEvent>
#include <QDebug>

class MyEvent : public QEvent {
public:
    MyEvent() : QEvent(QEvent::User) {}  // 设置自定义事件类型
};

class MyWidget : public QWidget {
protected:
    void customEvent(QEvent *event) override {
        if (event->type() == QEvent::User) {
            qDebug() << "处理自定义事件";
        }
    }
};

int main(int argc, char *argv[]) {
    QApplication app(argc, argv);

    MyWidget widget;
    widget.show();

    QCoreApplication::postEvent(&widget, new MyEvent());  // 发送自定义事件

    return app.exec();  // 启动事件循环
}

在这个示例中，MyEvent 是一个自定义事件，继承自 QEvent。在 MyWidget 中重载了 customEvent() 来处理这个事件。

线程与消息循环

Qt 的事件循环通常与主线程相关。主线程是 Qt 应用程序的 GUI 线程，所有的界面更新和事件处理都在主线程中执行。如果你在其他线程中执行操作，必须确保线程安全。例如，可以使用 QEventLoop 或 QTimer 在非主线程中实现事件循环。

总结

消息循环是事件驱动编程的核心，确保 Qt 应用程序能够响应各种事件。
事件通过 QCoreApplication::exec() 启动并被依次处理。
Qt 会自动管理事件队列，触发事件时，事件会被推入队列，消息循环会逐一取出并调用相应的事件处理函数。
通过 QEvent 和 QCoreApplication::postEvent()，可以发送自定义事件，实现对象间的通信。

Qt 的消息循环机制是事件驱动模型的一个典型实现，理解这一机制对于构建响应式、交互式的 GUI 应用程序至关重要。

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