嵌入式Linux应用程序开发-（5）嵌入式QT多线程的简单实现（方法一）

本文的内容是拜读完以下文章后的总结，喝水不忘挖井人，感谢前辈的肩膀，让我们这些晚辈少走弯路，走得更远。如果已经理解了原作者的文章，则可完全忽略本文，感谢支持和关注。https://blog.csdn.net/czyt1988/article/details/64441443在嵌入式Linux应用程序的开发过程中，多线程永远是一个不可逃避的话题。多线程的出现，可以...

工程师进阶笔记

3516人浏览 · 2019-04-16 14:03:31

工程师进阶笔记 · 2019-04-16 14:03:31 发布

本文的内容是拜读完以下文章后的总结，喝水不忘挖井人，感谢前辈的肩膀，让我们这些晚辈少走弯路，走得更远。如果已经理解了原作者的文章，则可完全忽略本文，感谢支持和关注。https://blog.csdn.net/czyt1988/article/details/64441443

在嵌入式Linux应用程序的开发过程中，多线程永远是一个不可逃避的话题。多线程的出现，可以使一些任务处理更加方便快捷。使用多线程，可以把原来复杂庞大的系统任务，分解成多个独立的任务模块，方便开发人员管理，使程序架构更加紧凑，更加稳定。

关于线程的简单通俗理解，请参考以下文章：http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/04/processes_and_threads.html

在QT开发过程中，使用多线程，有两种方法：

方法一：继承QThread的 run() 函数，把复杂的循环逻辑放在run() 函数中执行。

方法二：把一个继承于QObject的类，使用moveToThread() 方法，转移到一个QThread的类对象中。

目标：了解QT如何分别使用两种方法，实现多线程编程。

功能：在i.MX6UL开发板上运行多线程实验，并把实验现象在显示屏上进行显示。

方法一：继承QThread类，重载run() 方法。

使用此方法进行QT多线程方法，有一条很重要！很重要！很重要！的规则需要记住：

继承QThread类，创建线程对象后，只有run()方法运行在新的线程里，类对象里面的其他方法都在创建QThread类的线程里运行。

简单地举一个例子：

如果在QT界面的ui线程里，使用继承了QThread的类去定义一个对象qthread，并且重载了run()函数，这个类还有其他函数。那么，调用对象qthread里面的非run()函数，这些函数就会在ui线程中执行，并不会产生新的线程ID。因此，如果要执行耗时的任务，最好把任务逻辑都写在run()函数中，否则，耗时的任务会把ui阻塞，导致ui出现卡死现象。还有一点要注意，如果要在非run()函数和run()函数里面，进行qthread对象里面的某一个变量修改，要注意进行加锁操作。因为，run()函数与非run()函数运行于不同的线程。

继承QThread类，重载run()方法，这样开启一个线程比较简单，但在开发过程中，我们更关注以下问题：

1、在ui线程中，调用了继承QThread类里面的方法，会不会造成ui卡顿。

2、在ui线程中，调用了QThread::quit() / QThread::exit()/ QThread::terminate() 会不会停止线程。

3、如何安全地退出一个线程？

4、如何正确地启动一个线程？

> 如何正确地启动一个全局线程？

> 如何正确地启动一个局部线程？

1、为了验证线程的相关问题，我们先编写一段简单的代码，使用QThread类进行线程创建。先用Qt Creator构建一个工程，命名为：005_qthread_test，关于如何构建工程，请参考“第一个嵌入式QT应用程序”的具体内容。

2、双击打开“widget.ui”文件，构建界面，构建后的界面如下图所示：

界面描述：

QThread run：点击此按钮，开始运行使用QThread类进行创建的线程，即运行run()函数。

QThread quit：点击此按钮，执行Qthread::quit()函数。

QThread Terminate：点击此按钮，以安全的方法退出线程。

QThread exit：点击此按钮，执行QThread::exit()函数。

QThread run local：点击此按钮，开始运行一个局部线程。

Clear Browser：清空显示区域的内容。

get something：点击此按钮，在ui线程中调用QThread类里面的函数，观察其线程id

set something：点击此按钮，在ui线程中调用QThread类里面的函数，观察其线程id

do something：点击此按钮，在ui线程中调用QThread类里面的函数，观察其线程id

heartbeat进度条：在ui线程中运行，观察ui线程是否有卡死现象。

thread进度条：在QThread线程中运行，显示线程运行的百分比。

信息窗口：显示程序运行时，各个线程的打印信息。

3、针对以上提出的问题，首先，我们先把已经编译下载好的程序，在开发板中运行起来，看一下实验现象。

点击这里，查看实验现象

实验现象说明：

点击 [QThread run] 按钮，ThreadFormQThread类（继承于QThread类）里面的run() 函数开始运行。run()函数首先打印线程启动信息，打印当前的线程ID，每隔1秒钟，更新一次thread进度条，打印已运行的次数，打印线程的具体信息。
点击 [QThread quit] 和 [QThread exit]，调用QThread::quit() 和 QThread::exit() 函数，线程并没有停止运行，因此，以上两个函数并不能结束线程的运行。
点击 [get something] [set something] [do something] 按钮，打印出调用以上三个函数的线程ID，是ui线程ID。这就说明了，在ui线程里调用ThreadFormQThread类对象里面的函数，函数也是运行在ui线程，而非新创建的线程，只有ThreadFormQThread类对象里面的run()函数才以新的线程来运行。
点击 [QThread Terminate] 按钮，安全退出线程，即安全退出run()函数。
点击 [Clear Browser] 按钮，清除显示框的内容。
点击 [QThread run local] 按钮，启动一个新的局部线程，这个线程的父线程不是ui线程，而且，这个线程执行完后，会自动销毁线程运行时的所有资源。

4、新建一个 ThreadFormQThread.h 文件，创建一个继承QThread的类。

class ThreadFromQThread : public QThread
{
    Q_OBJECT

signals:
    void message(const QString& info);  //通过此信号，发送需要打印的message消息
    void progress(int present);  //通过此信号，发送ProgressBar的进度百分比

public slots:
    void stopImmediately();   //调用此槽函数，结束进程

public:
    ThreadFromQThread(QObject* par);
    ~ThreadFromQThread();
    void setSomething();   //发送message信号，打印某些信息
    void getSomething();   //发送message信号，打印某些信息
    void setRunCount(int count);  //设置run()函数的循环次数
    void run();           //重载run()函数
    void doSomething();   //循环打印某些信息

private:
    int m_runCount;
    QMutex m_lock;
    bool m_isCanRun;
};

5、新建一个 ThreadFormQThread.cpp文件，编写类方法的具体实现（详细内容请参见源码），重载run()函数。以下是run()函数的具体实现。

//线程处理任务的函数体，这个run函数会在一个新的线程里运行
void ThreadFromQThread::run()
{
    int count = 0;
    QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FILE__).arg(__FUNCTION__).arg((int)QThread::currentThreadId());
    emit message(str);

    m_isCanRun = true;

    while(1)
    {
        sleep(1);
        ++count;
        emit progress(((float)count / m_runCount) * 100); //发送进度条百分比
        emit message(QString("ThreadFromQThread::run times:%1").arg(count));  //打印已运行的次数
        doSomething();  //打印线程的具体信息
        if(m_runCount == count)   //如果等于线程最大的运行次数，则退出
        {
            break;
        }

        //在下面的函数体内，安全退出线程
        {
            QMutexLocker locker(&m_lock);
            if(!m_isCanRun)//在每次循环判断是否可以运行，如果不行就退出循环
            {
                return;
            }
        }
    }
}

重载run()函数的实现内容，当调用QThread::start()后，这个run()函数就开始进行在新的线程里被调用，刚进入函数时，打印出当前调用run()函数的线程ID，可以看出，跟ui线程是不一样的ID。把m_isCanRun变量设置为true，这个变量用来安全退出线程的，这个变量只能在m_lock这个互斥锁里面被修改。

6、开始回答以上提出的问题，在ui线程中，调用了继承QThread类里面的方法，会不会造成ui卡顿？

void Widget::onButtonQthread1SetSomethingClicked()
{
    m_thread->setSomething();//在ui线程中，调用这个函数，这个函数打印来的线程ID是ui的线程ID
}

void Widget::onButtonQthread1GetSomethingClicked()
{
    m_thread->getSomething();//在ui线程中，调用这个函数，这个函数打印来的线程ID是ui的线程ID
}

void Widget::onButtonQThreadDoSomthingClicked()
{
    m_thread->doSomething();  //在ui线程中，调用这个函数，这个函数打印来的线程ID是ui的线程ID
}

如代码所示，在ui线程中，点击按钮，分别通过m_thread对象（注意：m_thread对象是在ui线程中生成的）直接调用里面的函数，里面的函数也是归属于ui线程的，从实验现象可以看出，heartbeat进度条一直在更新，验证了在ui线程中，调用了继承QThread类里面的方法，并不会造成ui卡顿。

7、在ui线程中，调用了QThread::quit() / QThread::exit()/ QThread::terminate() 会不会停止线程？

void Widget::onButtonQthreadQuitClicked()
{
    ui->textBrowser->append("m_thread->quit() but not work");
    m_thread->quit();
}

void Widget::onButtonQthreadTerminateClicked()
{
    //m_thread->terminate();   //调用这个函数，强制退出线程，不建议使用
    m_thread->stopImmediately(); //调用这个函数，安全退出线程
}

void Widget::onButtonQThreadExitClicked()
{
    m_thread->exit();
}

如代码所示，分别调用QThread::quit() / QThread::exit() / QThread::terminate() 进行退出线程。从实验现象可以得出，QThread::quit() 和QThread::exit() 这两个函数，并不会让线程退出，因为这两个函数只对QThread::exec()有效。QThread::terminate()则会强制退出线程，不管线程的运行情况（不建议使用这种方法）。应该使用stopImmediately()函数，安全退出线程。stopImmediately()函数的内容如下：

void ThreadFromQThread::stopImmediately()
{
    {
        QMutexLocker locker(&m_lock);
        m_isCanRun = false;
    }
}

可以看出，在m_lock互斥锁的保护下，把m_isCanRun变量置为false，当run()函数的while循环遇到这个变量为false，则break当前运行的循环，结束线程。

8、如何安全地退出一个线程？

如第7点描述所示，要安全地退出一个线程，可以在外部使用stopImmediately()函数。因为是在ui主线程中调用这个函数的，并使用了互斥锁进行保护，因此，当这个函数被调用时，会马上把m_isCanRun变量置为false，这样，即可安全地退出run()函数的while循环，run()函数在返回的时候，即被视为线程结束，会发射finish()信号，槽函数onQThreadFinished()即会被调用。

//线程结束后，在窗口打印信息
void Widget::onQThreadFinished()
{
    ui->textBrowser->append("ThreadFromQThread finish");
}

9、如何正确地启动一个线程？（全局线程和局部线程）

线程的启动有多种方法，这几种方法都涉及到线程由谁（父线程）去生成，以及线程如何安全地退出。关于线程的生成和退出，首先需要搞清楚的是线程的生命周期，这个线程的生命周期是否跟ui线程一致（全局线程），还是线程只是临时生成，完成任务后就进行销毁（局部线程）。

全局线程会在创建时，把ui线程作为自己的父对象，当ui线程析构时，全局线程也会进行销毁。但此时，应该关注一个问题：当ui线程结束（窗体关闭）时，全局线程还没有结束，应当如何处理？如果没有处理好这种情况，在ui线程析构时，强行退出全局线程，会导致程序崩溃。往往这种线程的生命周期是伴随着ui线程一起开始与结束的。

局部线程，也叫临时线程，这种线程一般是要进行一些耗时任务，为了防止ui线程卡死而存在的。同样地，我们更关注以下问题：在局部线程运行期间，如果因为某些因素要停止线程，该如何安全地退出局部线程？例如，在图片打开期间（还没有完全打开），要切换图片，该如何处理。在音乐播放期间，要切换下一首音乐，应如何处理。

如何正确地启动一个全局线程？

由于是全局线程，因此，在ui窗体构建的时候，线程随即被构建，并且把ui窗体设置为线程的父对象。此时，需要注意的是，不能随便delete线程指针！！！因为这个线程是伴随着ui线程构建的，存在于QT的循环事件队列中，如果手动delete了线程指针，程序会很容易崩溃。正确的退出方法，可以使用 void QObject::deleteLater() [SLOT] 这个槽函数。全局线程的创建代码，如下图所示：

Widget::Widget(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);

    ui->progressBar->setRange(0,100);
    ui->progressBar->setValue(0);
    ui->progressBar_heart->setRange(0,100);
    ui->progressBar_heart->setValue(0);

    connect(ui->pushButton_qthread1,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(onButtonQThreadClicked()));
    connect(ui->pushButton_qthread1_setSomething,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(onButtonQthread1SetSomethingClicked()));
    connect(ui->pushButton_qthread1_getSomething,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(onButtonQthread1GetSomethingClicked()));
    connect(ui->pushButton_qthreadQuit,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(onButtonQthreadQuitClicked()));
    connect(ui->pushButton_qthreadTerminate,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(onButtonQthreadTerminateClicked()));
    connect(ui->pushButton_qthreadExit,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(onButtonQThreadExitClicked()));
    connect(ui->pushButton_doSomthing,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(onButtonQThreadDoSomthingClicked()));
    connect(ui->pushButton_clear_broswer,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(onButtonClearBroswerClicked()));
    connect(ui->pushButton_qthreadRunLocal,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(onButtonQThreadRunLoaclClicked()));
    //connect(ui->pushButton_qobjectStart,&QPushButton::clicked,this,&Widget::onButtonObjectMove2ThreadClicked);
    //connect(ui->pushButton_objQuit,&QPushButton::clicked,this,&Widget::onButtonObjectQuitClicked);

    connect(&m_heart,SIGNAL(timeout()),this,SLOT(heartTimeOut()));
    m_heart.setInterval(100);

    m_thread = new ThreadFromQThread(this);//在这里创建了一个全局线程
    connect(m_thread,SIGNAL(message(QString)),this,SLOT(receiveMessage(QString)));  //接收message信号，在窗口打印线程信息
    connect(m_thread,SIGNAL(progress(int)),this,SLOT(progress(int)));//接收progress信号，更新进度条
    connect(m_thread,SIGNAL(finished()),this,SLOT(onQThreadFinished()));//接收线程结束信号，打印线程结束的消息

    m_heart.start();   //启动定时器，不断更新heartbeat进度条

    m_currentRunLoaclThread = NULL;
}

在ui窗体构建时，创建一个全局线程对象，并关联槽函数，此时，线程对象已经构建，但线程还没有运行，run()函数还没有执行。注意，这里没有使用void QObject::deleteLater() [SLOT] 这个槽函数，而是使用了另一种方法来进行线程结束。void QObject::deleteLater() [SLOT] 这个槽函数会在局部线程那里进行使用。

10、要启动线程，点击界面上的 [QThread run] 按钮，调用onButtonQThreadClicked() 槽函数，这个函数里面，判断全局线程是否已经运行，如果没有运行，则调用QThread::start()函数，启动线程（即run()函数开始运行）。

void Widget::onButtonQThreadClicked()
{
    ui->progressBar->setValue(0);
    if(m_thread->isRunning())  //判断线程是否已经在运行
    {
        return;
    }
    m_thread->start();   //启动线程，执行线程的run()函数
}

如果在线程运行期间，重复调用QThread::start()，其实是不会进行任何处理的。在按钮的槽函数中，也进行了适当的判断。

11、启动运行一个全局线程，是很简单的，但我们更应该关注如何安全退出一个全局线程，因为这个全局线程是在ui线程中进行生成的，因此，在ui窗口析构时，应该需要判断线程是否已经运行结束（或者主动安全结束线程），才能进行 delete ui 操作。

Widget::~Widget()
{
    qDebug() << "start destroy widget";
    m_thread->stopImmediately();//由于此线程的父对象是Widget，因此退出时需要进行判断
    m_thread->wait();   //在这里，会阻塞等待线程执行完
    delete ui;
    qDebug() << "end destroy widget";
}

在ui线程析构时，调用 stopImmediately() 安全退出线程，然后调用 QThread::wait() 等待线程结束，QThread::wait()会一直阻塞，这样才不会导致线程还没有结束就 delete ui，造成程序崩溃。

如何正确地启动一个局部线程？

12、启动一个局部线程（运行完自动销毁资源的线程），操作方法跟启动一个全局线程差不多，主要是需要多关联一个槽函数：void QObject::deleteLater() [SLOT]，这个函数是局部线程安全退出的关键函数。点击 [QThread run local] 按钮，调用onButtonQThreadRunLoaclClicked()函数，启动一个局部线程。

//这个函数用来创建局部线程，所谓局部线程，就是运行完后，自动销毁的线程
void Widget::onButtonQThreadRunLoaclClicked()
{
    //判断这个局部线程是否已经存在，如果已经存在，则先退出
    if(m_currentRunLoaclThread)
    {
         m_currentRunLoaclThread->stopImmediately();
    }

    ThreadFromQThread* thread = new ThreadFromQThread(NULL);//这里父对象指定为NULL
    connect(thread,SIGNAL(message(QString)),this,SLOT(receiveMessage(QString)));//接收message信号，在窗口打印线程信息
    connect(thread,SIGNAL(progress(int)),this,SLOT(progress(int)));//接收progress信号，更新进度条
    connect(thread,SIGNAL(finished()),this,SLOT(onQThreadFinished()));//接收线程结束信号，打印线程结束的消息
    connect(thread,SIGNAL(finished()),thread,SLOT(deleteLater()));//线程结束后调用deleteLater来销毁分配的内存
    //线程销毁时，会发送destroyed信号，然后把临时变量再次赋值为NULL
    connect(thread,SIGNAL(destroyed(QObject*)),this,SLOT(onLocalThreadDestroy(QObject*)));
    thread->start();//启动线程，执行run()函数
    m_currentRunLoaclThread = thread;  //保存当前正在运行的线程

}

与全局线程不同的是，局部线程在new ThreadFromQThread(NULL)时，并没有给它指定父对象，deleteLater()槽函数与线程的finish()信号进行绑定，线程结束时，自动销毁线程创建时分配的内存资源。对于局部线程，还需要注意重复调用线程的情况。对于比较常见的需求，是在局部线程还没有执行完的时候，需要重新启动下一个线程。这时，就需要安全结束本次局部线程，再重新创建一个新的局部线程。例如：在一张图片还没有加载完成的时候，切换到下一张图片；在一首歌曲还没有播放完成的时候，切换到下一首歌曲。针对这种情况，我们使用了一个成员变量m_currentRunLoaclThread来记录当前局部线程的运行情况，当m_currentRunLoaclThread变量存在时，先结束线程，然后再生成新的局部线程。

13、除了使用成员变量来记录当前运行的局部线程，还需要关联destroy(QObject*)信号，这个信号用于当前局部线程销毁时，重新把m_currentRunLoaclThread变量置为NULL。

//局部线程销毁函数，
void Widget::onLocalThreadDestroy(QObject *obj)
{
    if(qobject_cast<QObject*>(m_currentRunLoaclThread) == obj)
    {
        m_currentRunLoaclThread = NULL;
    }
}

也可以在这个onLocalThreadDestroy(QObject *obj)的槽函数中，进行局部线程的资源回收工作。

14、至此，使用继承QThread类，重载run()方法来创建线程，已经介绍完毕，以下是这种方法的简单总结。

a.继承QThread类，只有run()方法是运行在新的线程里，其他方法是运行在父线程里。

b.执行QThread::start()后，再次执行该函数，不会再重新启动线程。

c.在线程run()函数运行期间，执行QThread::quit()和QThread::exit()，不会导致线程退出。

d.使用成员变量和互斥锁，可以进行线程的安全退出。

e.对于全局线程，不能delete线程指针，在ui窗体析构时，应使用QThread::wait()等待全局线程执行完毕，再进行delete ui

f.对于局部线程，要善于使用QObject::deleteLater()和QObject::destroy()来销毁线程。

点击这里，下载源码

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