QT多线程

一、多线程概念

继承QThread类

• 核心步骤：
  • 
    定义子类继承QThread，重写run()函数实现线程逻辑 。

    #ifndef IOSTHREAD_H
    #define IOSTHREAD_H
    
    //保证能进行中文显示，QT对于中文有些不兼容
    #if defined(_MSC_VER) && (_MSC_VER >= 1600)
    # pragma execution_character_set("utf-8")
    #endif
    
    #include <QObject>
    #include <QThread>
    
    class IOSThread : public QThread
    {
        Q_OBJECT
    public:
        explicit IOSThread(QObject *parent = nullptr);
    
    protected:
        void run();
    
    private:
    
    };
    
    #endif

     

    #include "Threads/IOSThread.h"
    #include "alldata.h"
    
    IOSThread::IOSThread(QObject *parent)
        : QThread(parent)
    {
    
    }
    
    void IOSThread::run()
    {
        while(1)
        {
            QThread::msleep(1);
        }
    }

  • 通过start()启动线程，quit()和wait()安全终止线程 。

        //Threads
        IOSThread *iosthread;
        qDebug()<<"iosthread 开启线程";
        iosthread = new IOSThread(this);
        // 设置为最高优先级
        iosthread->start();
        iosthread->setPriority(QThread::TimeCriticalPriority);
        

  • 线程优先级

    优先级常量	数值	描述	应用场景
    QThread::IdlePriority	0	空闲优先级：仅在无其他线程运行时才调度。	后台监控、低优先级日志记录等
    QThread::LowestPriority	1	最低优先级：调度频率低于 LowPriority。	非关键性后台任务
    QThread::LowPriority	2	低优先级：调度频率低于 NormalPriority。	资源占用较低的任务（如数据备份）
    QThread::NormalPriority	3	正常优先级：操作系统的默认优先级。	普通用户交互任务
    QThread::HighPriority	4	高优先级：调度频率高于 NormalPriority。	实时数据处理或关键业务逻辑
    QThread::HighestPriority	5	最高优先级：调度频率高于 HighPriority。	高响应要求的任务（如传感器采集）
    QThread::TimeCriticalPriority	6	时间关键优先级：尽可能频繁调度，接近实时系统的优先级。	运动控制、高频信号处理等
    QThread::InheritPriority	7	继承优先级：使用创建线程的优先级（默认值）。	需要与父线程优先级一致的任务

    QThread::TimeCriticalPriority的优先级最高
     

  • QThread 类提供的延时函数

    QThread::sleep(n)：阻塞当前线程 n 秒。
    QThread::msleep(n)：阻塞当前线程 n 毫秒
    QThread::usleep(n)：阻塞当前线程 n 微秒
     
  • 示例：子线程执行耗时任务（如循环计算），通过信号通知主线程更新UI 。
• 特点：
  • 直接控制线程生命周期，但需注意run()函数外部的成员函数默认运行在主线程 
  • 适用于需要独立线程完成完整任务的场景（如硬件控制）

二、线程同步与通信机制

全局互斥锁(QMutex\QMutexLocker)
        对于需要全局动作的资源，如在线程中对数据库的增删改查，全局变量（生产数据、板卡、某些必要条件变量等）。

#include <QMutex>
#include <QDebug>

QMutex mutex; // 全局互斥锁
int shared_counter = 0;

void qt_increment_counter() {
    mutex.lock();
    shared_counter++;
    qDebug() << "Counter:" << shared_counter;
    mutex.unlock();
}

void qt_safe_increment_counter() {
    QMutexLocker locker(&mutex); // 构造时加锁，析构时解锁
    shared_counter++;
    qDebug() << "Counter:" << shared_counter;
}

意事项

1. 死锁风险：避免嵌套加锁或忘记解锁，优先使用lock_guard/QMutexLocker。
2. 锁粒度：尽量缩小临界区范围（如不在锁内执行耗时操作）

全局互斥锁(QMutex\QMutexLocker)

        Qt的读写锁（QReadWriteLock）是一种线程同步机制，旨在优化多线程环境下对共享资源的访问效率。其核心原则为：

• 读共享：允许多个线程同时获取读锁（lockForRead()），执行只读操作，互不干扰 。
• 写独占：同一时间仅允许一个线程获取写锁（lockForWrite()），执行写入操作，期间阻塞其他所有读写操作 。
• 写优先策略：默认情况下，写锁请求优先于读锁请求，确保写操作不会被无限延迟

锁操作函数

• 读锁：lockForRead() 阻塞直到获取读锁；tryLockForRead() 非阻塞尝试获取读锁，可设置超时 。
• 写锁：lockForWrite() 阻塞直到获取写锁；tryLockForWrite() 非阻塞尝试获取写锁 。
• 解锁：unlock() 释放当前持有的读锁或写锁

// 全局缓冲区和读写锁
QVector<int> buffer;
QReadWriteLock rwLock;

// 数据采集线程（写操作）
void dataAcquisitionThread() {
    QWriteLocker locker(&rwLock);
    buffer.append(newData); // 写入新数据
}

// 数据显示线程（读操作）
void dataDisplayThread() {
    QReadLocker locker(&rwLock);
    for (int val : buffer) qDebug() << val; // 读取数据
}

#include <QReadWriteLock>
#include <QThread>
#include <QDebug>

QReadWriteLock rwLock; // 全局读写锁
int sharedData = 0;    // 共享资源

class ReaderThread : public QThread {
protected:
    void run() override {
        rwLock.lockForRead();  // 手动加读锁
        qDebug() << "Read data:" << sharedData;
        rwLock.unlock();       // 必须手动解锁！
    }
};

class WriterThread : public QThread {
protected:
    void run() override {
        rwLock.lockForWrite();  // 手动加写锁
        sharedData++;
        qDebug() << "Write data:" << sharedData;
        rwLock.unlock();        // 必须手动解锁！
    }
};

注意事项
        即使是读写锁，在使用过程中也要注意读锁进行锁后，也需要释放，在调用写锁，不然可能也会出现死锁的情况，同时解锁的时候可以尝试try，保证线程的安全释放锁资源。
 

void run() {
    rwLock.lockForRead();
    try {
        // 临界区操作
    } catch (...) {
        rwLock.unlock();
        throw;
    }
    rwLock.unlock();
}

rwLock.lockForRead();
// 读操作
rwLock.unlock();

rwLock.lockForWrite();
// 写操作
rwLock.unlock();