lesson15-QT多线程

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lesson15-QT多线程

一生有你llx 2016-02-17 15:08:11 浏览802
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一、什么是线程
1、线程
进程:一个正在执行的程序,它是资源分配的最小单位
线程:程序执行的最小单位

进程出现了很多弊端,一是由于进程是资源拥有者,创建、撤消与切换存在较大的时空开销,因此需要引入轻型进程;二是由于对称多处理机(SMP)出现,可以满足多个运行单位,而多个进程并行开销过大。

2、线程的术语
并发是指在同一时刻,只能有一条指令执行,但多个进程指令被快速轮换执行,使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果。 
看起来同时发生

并行是指在同一时刻,有多条指令在多个处理器上同时执行。
真正的同时发生

同步:彼此有依赖关系的调用不应该“同时发生”,而同步就是要阻止那些“同时发生”的事情
异步的概念和同步相对,任何两个彼此独立的操作是异步的,它表明事情独立的发生

3、线程的优势
1)、在多处理器中开发程序的并行性
2)、在等待慢速IO操作时,程序可以执行其他操作,提高并发性
3)、模块化的编程,能更清晰的表达程序中独立事件的关系,结构清晰
4)、占用较少的系统资源

多线程不一定要多处理器
GUI程序中经常会使用多线程技术,一个线程用来响应界面,而其他线程就可以在后台处理冗长的操作
Qt的元对象系统支持不同线程中的对象使用信号和槽机制通信




二、QT多线程
Qt中使用多线程是非常简单的,只要子类话QThread就可以了,在QThread中有一个protected类型的run函数,重写run函数就可以实现多线程。
1、QT线程
Qt中使用多线程是非常简单的,只要子类化QThread,然后重写run函数就可以实现多线程

class MyThread:public Thread
{
public:
 MyThread();
protected:
 void run();
private:
 volatile boolean stopped;
}

run函数是通过线程的start方法启动的,线程还有isRunning方法来判断是否在运行,terminate方法结束线程
 

2、线程同步之信号量
信号量使线程不需要忙碌的等待,是对mutex的一种扩展。使用信号量可以保证两个关键代码不会并发。在进入一段关键代码时,线程必须获取信号量,退出时必须释放。信号量可以同时由多个线程访问。

Qt的信号量QSemaphore类:
acquire()用来获取资源,free()用来释放资源

生产者和消费者的例子,生产者生产的时候需要确保有足够的空间,消费者消费的时候要确保空间里有资源
QSemaphore freeByte(100) 生产有有100个空间
QSemaphore useByte(0)消费者没有资源
producer
{
  freeByte.acquire()
  byte = n
  useByte.release()
}
consumer
{
  useByte.acquire()
  printf byte
  freeByte.release()
}


3、线程同步之条件变量
QWaitCondition允许线程在一定条件下唤醒其他的线程,这样也可以是线程不必忙碌的等待,条件变量要配合互斥量来使用

QMutex mutex; QWaitCondition condition;
condition.wait(&mutex)
condition.wakeAll()
wait函数将互斥量解锁,并在此等待,此函数返回之前会将互斥量重新枷锁。
wakeAll函数会将所有等待该互斥量的线程唤醒
 

4、线程优先级
实际任务可能会让某个线程先运行,那么就需要设置线程优先级。
setPriority函数可以设置线程的优先级,或者在线程启动的时候在start函数传入线程的优先级


三、实例
1、多线程

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#ifndef MYTHREAD_H
#define MYTHREAD_H

#include QThread>

class MyThread : public QThread
{
Q_OBJECT
public:
    MyThread();
    void stop();
    volatile bool stopped;
protected:
    void run();
};
#endif

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#include "myThread.h"
#include QtDebug>

MyThread::MyThread()
{
    stopped = false;
}

void MyThread::run()
{
    int i=0;
    while(!stopped)
    {
        qDebug()"thread id:"QThread::currentThreadId()":"i;
        i++;
        sleep(2);
    }
    stopped = false;
}

void MyThread::stop()
{
    stopped = true;
}

2、信号量

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#ifndef PRODUCER_H
#define PRODUCER_H

#include QThread>

class Producer : public QThread
{
Q_OBJECT
public:
    Producer();
protected:
    void run();
};

#endif

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#ifndef CONSUMER_H
#define CONSUMER_H

#include QThread>

class Consumer : public QThread
{
Q_OBJECT
public:
    Consumer();
protected:
    void run();
};

#endif

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#include "producer.h"
#include "consumer.h"
#include QDebug>
#include QSemaphore>

#define SIZE 50
QSemaphore freeByte(SIZE);
QSemaphore useByte(0);

Producer::Producer()
{

}
void Producer::run()
{
    for(int i=0; iSIZE; i++)
    {
        freeByte.acquire();
        qDebug()"produer:"i;
        useByte.release();
        sleep(1);
    }
}
Consumer::Consumer()
{

}
void Consumer::run()
{
    for(int i=0; iSIZE; i++)
    {
        useByte.acquire();
        qDebug()"consumer:"i;
        freeByte.release();
        sleep(2);
    }
}


3、条件变量

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#ifndef THREAD_H
#define THREAD_H

#includeQThread>

class Producer : public QThread
{
Q_OBJECT
public:
    Producer();
protected:
    void run();
};

class Consumer : public QThread
{
Q_OBJECT
public:
    Consumer();
protected:
    void run();
};

#endif

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#include "thread.h"
#include QDebug>
#include QMutex>
#include QWaitCondition>

QMutex mutex;
QWaitCondition empty, full;
int num=0;
int buffer[50];
int useByte=0;


Producer::Producer()
{

}
void Producer::run()
{
    for(int i=0; i50; i++)
    {
        mutex.lock();
        if(useByte==50)
            empty.wait(&mutex);
        num++;
        buffer[i] = num;
        qDebug()"producer:"num;
        useByte++;
        full.wakeAll();
        mutex.unlock();
        sleep(1);
    }
}
Consumer::Consumer()
{

}
void Consumer::run()
{
    for(int i=0; i50; i++)
    {
        mutex.lock();
        if(useByte==0)
            full.wait(&mutex);
        qDebug()"consumer"buffer[i];
        useByte--;
        empty.wakeAll();
        mutex.unlock();
        sleep(2);
    }
}



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