在 Qt 中使用多线程时的事件循环和信号槽处理

Question

我在使用QThreads 时遇到了一些问题，这让我在找到合适的组合之前探索了不同的组合。但是，在涉及事件循环和信号槽处理时，我仍然不完全理解在下面显示的四种情况下到底发生了什么。

我在 OUTPUT 部分添加了一些 cmets，但正如您所见，我不确定我对导致观察到的行为的假设是否正确。另外我不确定case 3 是否可以在实际代码中使用。这是我的测试代码（每个案例只有main.cpp 不同）：

worker.h：

#include <QObject>
#include <QDebug>
#include <QThread>

class Worker : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Worker(QObject *parent = 0) { this->isRunning_ = false;}
    bool isRunning() const { return isRunning_; }

signals:
    void processingFinished();
    void inProgress();

public slots:
    void process()
    {
        this->isRunning_ = true;
        qDebug() << this << "processing started";
        for (int i = 0; i < 5; i++)
        {
            QThread::usleep(1000);
            emit this->inProgress();
        }
        qDebug() << this << "processing finished";
        this->isRunning_ = false;
        emit this->processingFinished();
    }

private:
    bool isRunning_;
};

workermanager.h：

#include "worker.h"

class WorkerManager : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit WorkerManager(QObject *parent = 0) :
        QObject(parent) {}

public slots:
    void process()
    {
        QThread *thread = new QThread();
        Worker  *worker = new Worker();

        connect(thread,SIGNAL(started()),worker,SLOT(process()));
        connect(worker,SIGNAL(processingFinished()),this,SLOT(slot1()));
        connect(worker,SIGNAL(inProgress()),this,SLOT(slot2()));
        worker->moveToThread(thread);

        qDebug() << "starting";
        thread->start();
        QThread::usleep(500);
        while(worker->isRunning()) { }
        qDebug() << "finished";
    }

    void slot1() { qDebug() << "slot1"; }
    void slot2() { qDebug() << "slot2"; }
};

main.cpp（案例 1 - workerManager 没有单独的线程）：

#include <QCoreApplication>
#include "workermanager.h"

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

    WorkerManager* workerManager = new WorkerManager;    
    workerManager->process();
    qDebug() << "end";
    return a.exec();
}

输出 - slot1 和 slot2 都在 a.exec() 调用（？？？ - 使用主事件循环？）：

starting 
Worker(0x112db20) processing started 
Worker(0x112db20) processing finished 
finished 
end
slot2 
slot2 
slot2 
slot2 
slot2 
slot1 

main.cpp（案例 2 - workerManager 移动到单独的线程，但线程未启动）：

#include <QCoreApplication>
#include "workermanager.h"

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

    WorkerManager* workerManager = new WorkerManager;
    QThread *thread = new QThread();   
    workerManager->moveToThread(thread);       
    workerManager->process();
    qDebug() << "end";
    return a.exec();
}

输出 - 既没有调用 slot1 也没有调用 slot2 - （??? 与线程相关的事件循环接收信号，但由于线程没有启动，所以没有调用插槽？）：

starting 
Worker(0x112db20) processing started 
Worker(0x112db20) processing finished 
finished 
end

main.cpp（案例 3 - workerManager 移动到单独的线程，线程已启动但 workerManager::process() 通过 workerManager->process() 调用）：

#include <QCoreApplication>
#include "workermanager.h"

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

    WorkerManager* workerManager = new WorkerManager;
    QThread *thread = new QThread();   
    workerManager->moveToThread(thread); 
    thread->start();     
    workerManager->process();
    qDebug() << "end";
    return a.exec();
}

输出 - slot2 被调用，而 Worker 仍在执行其 process() (???)：

starting 
Worker(0x197bb20) processing started 
slot2 
slot2 
slot2 
slot2 
Worker(0x197bb20) processing finished 
finished 
end 
slot2 
slot1 

main.cpp（案例 4 - workerManager 移动到单独的线程，线程已启动，但使用来自 thread 的 started() 信号调用了 workerManager::process()）：

#include <QCoreApplication>
#include "workermanager.h"

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

    WorkerManager* workerManager = new WorkerManager;
    QThread *thread = new QThread();    
    workerManager->moveToThread(thread);
    QObject::connect(thread,SIGNAL(started()),workerManager,SLOT(process()));
    thread->start();
    qDebug() << "end";
    return a.exec();
}

OUTPUT - 到达a.exec() (???) 后处理的所有事件：

end 
starting 
Worker(0x7f1d700013d0) processing started 
Worker(0x7f1d700013d0) processing finished 
finished 
slot2 
slot2 
slot2 
slot2 
slot2 
slot1 

感谢您的任何澄清。

Answer 1

你得到的所有结果都是完全正确的。我将尝试解释这是如何工作的。

事件循环是 Qt 代码中处理系统和用户事件的内部循环。当你调用a.exec() 时，主线程的事件循环被启动。默认实现QThread::run会启动另一个线程的事件循环。

当 Qt 决定是时候处理一个事件时，它会执行它的事件处理程序。当事件处理程序工作时，Qt 没有机会处理任何其他事件（除非由QApplication::processEvents() 或其他方法直接给出）。一旦事件处理程序完成，控制流返回到事件循环，Qt 可以执行另一个处理程序来处理另一个事件。

信号和槽与 Qt 术语中的事件和事件处理程序不同。但是插槽由事件循环处理有点类似。如果您的代码中有控制流（例如在main 函数中），您可以像任何其他 C++ 函数一样立即执行任何插槽。但是当 Qt 这样做时，它只能从事件循环中做到这一点。需要注意的是，信号总是立即发送，而槽执行可能会延迟。

现在让我们看看每种情况会发生什么。

案例一

WorkerManager::process在程序启动时直接执行。新线程启动，Worker::process 立即在新线程中执行。 WorkerManager::process 继续执行直到 Worker 完成，冻结主线程中的所有其他操作（包括插槽处理）。在WorkerManager::process 完成后，控制流转到QApplication::exec。 Qt 建立与另一个线程的连接，接收有关插槽调用的消息并随后调用所有这些消息。

案例2

Qt 默认在该对象所属的线程中执行该对象的槽。主线程不会执行WorkerManager 的槽，因为它属于另一个线程。然而，这个线程永远不会启动。它的事件循环永远不会结束。 slot1 和 slot2 的调用将永远留在 Qt 的队列中，等待您启动线程。悲伤的故事。

案例3

在这种情况下，WorkerManager::process 在主线程中执行，因为您直接从主线程调用它。同时，WorkerManager 的线程启动。它的事件循环被启动并等待事件。 WorkerManager::process 启动Worker 的线程并在其中执行Worker::exec。 Worker 开始向WorkerManager 发送信号。 WorkerManager 的线程几乎立即开始执行适当的槽。在这一点上，WorkerManager::slot2 和 WorkerManager::process 同时执行似乎很尴尬。但这很好，至少如果WorkerManager 是线程安全的。 Worker 完成后不久，WorkerManager::process 完成，a.exec() 被执行但没有太多要处理的事情。

案例4

Main 函数只是启动WorkerManager 的线程并立即转到a.exec()，导致end 作为输出的第一行。 a.exec() 处理某些东西并确保程序执行但不执行WorkerManager 的槽，因为它属于另一个线程。 WorkerManager::process 在WorkerManager 的事件循环中的线程中执行。 Worker 的线程启动，Worker::process 开始从Worker 的线程向WorkerManager 的线程发送信号。不幸的是后者正忙于执行WorkerManager::process。当Worker 完成时，WorkerManager::process 也完成，WorkerManager 的线程立即执行所有排队的槽。

您的代码中最大的问题是usleep 和无限循环。在使用 Qt 时，您几乎不应该使用它们。我知道在Worker::process 中睡觉只是一些实际计算的占位符。但是您应该从WorkerManager 中删除睡眠和无限循环。使用WorkerManager::slot1 检测Worker 的终止。如果您开发 GUI 应用程序，则无需将 WorkerManager 移动到另一个线程。它的所有方法（无睡眠）都将快速执行，并且不会冻结 GUI。