Qt5：如何在线程中等待信号？答案

【问题标题】：Qt5: How to wait for a signal in a thread?Qt5：如何在线程中等待信号？
【发布时间】：2015-09-30 06:11:42
【问题描述】：

可能标题问题不是很明确。我在 Windows7 上使用 Qt5。

在某个线程 (QThread) 中，在 "process()" 函数/方法中，我必须等待属于我在该线程中使用的 QSslSocket 的 "encrypted()" SIGNAL。另外我想我应该使用 QTimer 并等待 "timeout()" SIGNAL 以避免在无限循环中被阻塞...
我现在拥有的是：

// start processing data
void Worker::process()
{
    status = 0;
    connect(sslSocket, SIGNAL(encrypted()), this, SLOT(encryptionStarted()));
    QTimer timer;
    connect(&timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(timerTimeout()));
    timer.start(10000);
    while(status == 0)
    {
        QThread::msleep(5);
    }

    qDebug("Ok, exited loop!");

    // other_things here
    // .................
    // end other_things

    emit finished();
}

// slot (for timer)
void Worker::timerTimeout()
{
    status = 1;
}

// slot (for SSL socket encryption ready)
void Worker::encryptionStarted()
{
    status = 2;
}

好吧，显然它不起作用。它永远停留在那个while循环中......
所以，问题是：有没有办法解决这个问题？我怎样才能等待 "encrypted()" SIGNAL 但不超过 - 比如说 10 秒 - 以避免陷入该等待循环/线程？

【问题讨论】：

标签： c++ multithreading qt timer wait

【解决方案1】：

您可以使用本地事件循环来等待信号发出：

QTimer timer;
timer.setSingleShot(true);
QEventLoop loop;
connect( sslSocket, &QSslSocket::encrypted, &loop, &QEventLoop::quit );
connect( &timer, &QTimer::timeout, &loop, &QEventLoop::quit );
timer.start(msTimeout);
loop.exec();

if(timer.isActive())
    qDebug("encrypted");
else
    qDebug("timeout");

这里它一直等到encrypted被发出或超时。

【讨论】：

好主意。我对其进行了测试（进行了一些修改以适合我的代码和目的），它工作正常。我当然投了赞成票：）
简洁明了。太棒了。
这样使用事件循环会导致“忙等待”，对吧？
@harihardik 否。在等待主线程中的所有事件都被处理并且 GUI 工作正常时。但是这种编码方式不好，建议使用异步方法。
@Pa_ 您可以简单地将encrypted 信号连接到带有参数的 lambda，并在 lambda 中调用事件循环的 quit 方法（应在 lambda 中捕获对事件循环对象的引用)。

【解决方案2】：

在异步编程中，“等待”被认为是一种反模式。与其等待事情发生，不如设计代码以对满足的条件做出反应。例如，将代码连接到信号。

实现这一点的一种方法是将您的操作分割成单独的状态，并在进入每个状态时做一些工作。当然，如果工作量很大，请使用单独的插槽而不是 lambda 来保持可读性。

注意没有显式的内存管理。使用拥有指向 Qt 类的指针是一种过早的优化，应该避免在不必要的情况下使用。对象可以是Worker（或其PIMPL）的直接成员。

子对象必须全部属于以Worker 为根的所有权层次结构的一部分。这样，您可以安全地将Worker 实例移动到另一个线程，并且它使用的对象将跟随它。当然，您也可以在正确的线程中实例化Worker - 为此有一个简单的idiom。线程的事件派发器拥有worker，因此当线程的事件循环退出时（即调用QThread::quit()之后），worker将被自动释放，不会有任何资源泄漏。

template <typename Obj>
void instantiateInThread(QThread * thread) {
  Q_ASSERT(thread);
  QObject * dispatcher = thread->eventDispatcher();
  Q_ASSERT(dispatcher); // the thread must have an event loop
  QTimer::singleShot(0, dispatcher, [dispatcher](){
    // this happens in the given thread
    new Obj(dispatcher);
  });
}

Worker 的实现：

class Worker : public QObject {
  Q_OBJECT
  QSslSocket sslSocket;
  QTimer timer;
  QStateMachine machine;
  QState s1, s2, s3;
  Q_SIGNAL void finished();
public:
  explicit Worker(QObject * parent = {}) : QObject(parent),
    sslSocket(this), timer(this), machine(this),
    s1(&machine), s2(&machine), s3(&machine) {
    timer.setSingleShot(true);
    s1.addTransition(&sslSocket, SIGNAL(encrypted()), &s2);
    s1.addTransition(&timer, SIGNAL(timeout()), &s3);
    connect(&s1, &QState::entered, [this]{
      // connect the socket here
      ...
      timer.start(10000);
    });
    connect(&s2, &QState::entered, [this]{
      // other_things here
      ...
      // end other_things
      emit finished();
    });
    machine.setInitialState(&s1);
    machine.start();
  }
};

然后：

void waitForEventDispatcher(QThread * thread) {
  while (thread->isRunning() && !thread->eventDispatcher())
    QThread::yieldCurrentThread();
}

int main(int argc, char ** argv) {
  QCoreApplication app{argc, argv};
  struct _ : QThread { ~Thread() { quit(); wait(); } thread;
  thread.start();
  waitForEventDispatcher(&thread);
  instantiateInThread<Worker>(&myThread);
  ...
  return app.exec();
}

请注意，连接到QThread::started() 会很麻烦：在QThread::run() 中的某些代码有机会执行之前，事件调度程序不存在。因此，我们必须通过让步等待线程到达那里——这很可能让工作线程在一两次让步内取得足够长的进展。因此不会浪费太多时间。

【讨论】：

非常有趣的方法！我明天会测试它（在调整它以适应我的代码之后），我会尝试提供相关的反馈:) 嗯，在线程中有一个状态机真是太好了！对不起，我很热情，但我是 Qt 的新手，所以每次我看到新的东西（对我来说）我都意识到 Qt/C++ 可以提供多么巨大的可能性......！我希望我能看到更多这样的例子！我能说什么？太棒了，好主意！
您能否进一步扩展一下：“请注意没有显式内存管理。使用指向 Qt 类的拥有指针是一种过早的优化，在不必要的情况下应避免使用。”
@Mitch 手动内存管理是您 new 将其分配给原始 C 指针，然后必须手动删除它。该代码甚至没有有明确的内存分配new，但如果它有它们，结果将立即分配给智能指针或在QObject 树中创建子级。请注意，QObject 充当其他 QObjects 的智能指针集合。
@Mitch 许多糟糕的 Qt 示例，包括那些与 Qt 捆绑的示例，使用完全不必要的显式堆分配。由于每个重要的Qt 类都分配了一个PIMPL，因此通过将相当于PIMPL 指针的内容放在堆上，您将分配数量翻倍。 QObject 和 QWidget 的指针大小约为 4-6 个指针，即使它们的 PIMPL 大两个数量级。如果在构造函数中添加子元素，只需将它们作为常规（非指针）成员添加到类或其 PIMPL。
谢谢。我不确定您是指基于QObject 的内存管理还是智能指针。

【解决方案3】：

这些天我有一些时间，我做了一些调查......
好吧，我浏览了“http://doc.qt.io/qt-5/qsslsocket.html”发现了这个：

bool QSslSocket::waitForEncrypted(int msecs = 30000)

我真的很惭愧，我以前没有注意到它...... :(
绝对需要买一些眼镜（很遗憾，这不是开玩笑！）
我愿意相应地修改我的代码以便对其进行测试（周一@办公室）。
很有可能它会起作用。
[后期编辑]：
是的，这是我在最终代码中实现的解决方案，效果很好，所以我决定分享:)

【讨论】：

【解决方案4】：

从 Qt 5.0 开始，QSignalSpy 提供了一个等待方法。你把它连接到一个信号上，wait() 将阻塞直到信号触发。

QSignalSpy spy(SIGNAL(encrypted()));
spy.wait(5000);  //wait until signal fires or 5 second timeout expires

【讨论】：