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淺談Qt信號(hào)槽與事件循環(huán)的關(guān)系

更新時(shí)間：2022年08月10日 09:57:26 作者：KumaNPC

本文主要介紹了Qt信號(hào)槽與事件循環(huán)的關(guān)系，文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

一、信號(hào)槽

類中聲明的信號(hào)，實(shí)際也是聲明一個(gè)函數(shù)，其實(shí)現(xiàn)由moc機(jī)制自動(dòng)生成在moc文件里，信號(hào)觸發(fā)意味著函數(shù)調(diào)用：

// widget.h , Widget類
signals:
    void widgetSignal1();

// moc_widget.cpp
void Widget::widgetSignal1()
{
    QMetaObject::activate(this, &staticMetaObject, 0, nullptr);
}

Qt中通過(guò)QObject::connect建立起信號(hào)與信號(hào)或槽之間的連接，信號(hào)觸發(fā)（也即函數(shù)調(diào)用）時(shí)，查找連接信息，從而觸發(fā)槽的調(diào)用。

QObject::connect，參數(shù)可以指定連接類型(Qt::ConnectionType)，可以確定槽以什么樣的方式執(zhí)行。常用自動(dòng)連接、直接連接、隊(duì)列連接。自動(dòng)連接信號(hào)觸發(fā)時(shí)，根據(jù)當(dāng)前線程與接收者(receiver)所在線程是否相同，選擇直接連接或者隊(duì)列連接的執(zhí)行邏輯。

二、事件循環(huán)

很多GUI框架都有事件循環(huán)這個(gè)概念，借由事件隊(duì)列來(lái)驅(qū)動(dòng)程序執(zhí)行不同的邏輯。簡(jiǎn)單理解就是，線程內(nèi)維護(hù)一個(gè)事件隊(duì)列，當(dāng)事件隊(duì)列為空時(shí)，線程等待新的事件到來(lái)。有事件時(shí)，線程取出一個(gè)事件，調(diào)用該事件對(duì)應(yīng)的處理過(guò)程。

UI線程(主線程)，通常事件會(huì)比較多，例如鼠標(biāo)鍵盤輸出、重繪等。自定義的線程（QThread實(shí)例），也可以啟動(dòng)一個(gè)屬于自己的事件循環(huán)，事件多數(shù)由程序自己產(chǎn)生。

而Qt的信號(hào)槽的機(jī)制，一部分也是依賴事件循環(huán)實(shí)現(xiàn)跨線程執(zhí)行槽。

三、關(guān)系

盡管常說(shuō)Qt的信號(hào)槽依賴事件循環(huán)，但實(shí)際運(yùn)用起來(lái)，總是出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題。這里寫幾個(gè)使用例子，幫助總結(jié)一下。

1. 基本寫法

先做個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試，在當(dāng)前線程創(chuàng)建對(duì)象并觸發(fā)信號(hào)：

TestObject * object = new TestObject();
connect(this, SIGNAL(widgetSignal1()), object, SLOT(doTest1()));

qDebug() << "emit in thread: " << QThread::currentThreadId();
emit widgetSignal1();
qDebug() << timer.elapsed();

void TestObject::doTest1()
{
    qDebug() << "doTest1 in thread: " << QThread::currentThreadId();
    QThread::currentThread()->msleep(1000);
}

此時(shí)輸出：

emit in thread: 0x3bd0
doTest1 in thread: 0x3bd0
1000

如果將connect改為隊(duì)列連接：

emit in thread: 0x1fe0
0
doTest1 in thread: 0x1fe0

至少可以看出，信號(hào)的觸發(fā)時(shí)的線程與槽執(zhí)行線程一致，并且默認(rèn)連接時(shí)，似乎等槽執(zhí)行完成后，才執(zhí)行后面的代碼。而強(qiáng)制使用隊(duì)列隊(duì)列連接時(shí)，槽的執(zhí)行被延遲，如果深入研究的話，會(huì)發(fā)現(xiàn)此時(shí)Qt生成了一個(gè)QMetaCallEvent事件，事件循環(huán)參與其中。

2. 加入額外的線程

這里接涉及不同方式的影響，1. 繼承QThread重寫QThread::run不啟動(dòng)事件循環(huán)；2. moveToThread使用默認(rèn)事件循環(huán)；3. QtConcurrent線程接口和std::thread開(kāi)啟線程；4.信號(hào)觸發(fā)者和接收者創(chuàng)建時(shí)機(jī)； 5.信號(hào)觸發(fā)時(shí)的線程。這幾種情況又相互交錯(cuò)，非常復(fù)雜。

（下面的測(cè)試代碼不釋放對(duì)象，不考慮內(nèi)存泄漏，如果某些測(cè)試與預(yù)期不符，可能是信號(hào)多次連接的問(wèn)題）

繼承QThread，并重寫QThread::run

這是初學(xué)者最常用的一種寫法，QThread子類定義信號(hào)或者槽，run內(nèi)觸發(fā)信號(hào)。此時(shí)就涉及到一個(gè)非常重要的知識(shí)點(diǎn)：對(duì)象的所在線程是創(chuàng)建該對(duì)象時(shí)線程，這也意味著，盡管QThread::run方法是在線程中執(zhí)行，但QThread對(duì)象仍舊是屬于創(chuàng)建它的線程：

MyThread * thread = new MyThread();    // MyThread繼承自QThread
thread->start();
connect(this,SIGNAL(widgetSignal1()), thread, SLOT(doThreadSlot()));
qDebug() << "emit in thread: " << QThread::currentThreadId();
emit widgetSignal1();
qDebug() << timer.elapsed();

輸出：

emit in thread: 0x52c
doThreadSlot in thread: 0x52c
2000

此時(shí)，觸發(fā)的時(shí)直接連接的邏輯，輸出跟上面基本寫法里一樣。也可以調(diào)用QObject::thread，看看線程id是否與創(chuàng)建時(shí)的線程一致。

如果重寫QThread::run方法，在run內(nèi)觸發(fā)MyThread信號(hào)：

// Widget類
void Widget::on_pushButton_clicked()
{
    MyThread * thread = new MyThread();
    connect(thread,SIGNAL(progressChanged()), this, SLOT(onProcessChanged()));
    thread->start();
}
// MyThread類
void MyThread::run()
{
    qDebug() << "emit in thread: " << QThread::currentThreadId();
    emit progressChanged();
}

測(cè)試輸出，線程不一致。

QThread::run的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)時(shí)啟動(dòng)一個(gè)事件循環(huán)，上面的重寫沒(méi)有啟動(dòng)事件循環(huán)。這里就出現(xiàn)了第二個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：為什么沒(méi)有事件循環(huán)，信號(hào)還是正常觸發(fā)了？當(dāng)然你可能會(huì)懷疑，也許Qt背后偷偷啟動(dòng)了個(gè)呢。

QtConcurrent線程接口和std::thread試試

TestObject * object = new TestObject();
connect(this, SIGNAL(widgetSignal1()), object, SLOT(doTest1()));
QtConcurrent::run([this](){
    qDebug() << "emit in thread: " << QThread::currentThreadId();
    emit widgetSignal1();
});

輸出：

emit in thread: 0x3088
0
doTest1 in thread: 0x2ac0

槽正常執(zhí)行，并且使用了隊(duì)列觸發(fā)，將QtConcurrent換成std::thread后，也是同樣的結(jié)果。因此，信號(hào)觸發(fā)時(shí)，是不需要當(dāng)前線程有事件循環(huán)，因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)查找連接信息并根據(jù)接收者所在線程來(lái)確定是否需要構(gòu)造事件。

使用moveToThread方式創(chuàng)建線程

moveToThread可以切換指定對(duì)象的所屬線程，該方法不是線程安全的，僅允許在對(duì)象的所在線程將該對(duì)象移動(dòng)到其他線程。也就是說(shuō)，將對(duì)象從線程A移動(dòng)到線程B后，可以在線程B里將對(duì)象再移動(dòng)到線程A，但不能在A線程里調(diào)用 moveToThread。

文檔里指明，不允許對(duì)象父子在不同的線程。moveToThread前，不應(yīng)該指定對(duì)象的parent。

QThread * thread=  new QThread();
TestObject * object = new TestObject();
connect(this, SIGNAL(widgetSignal1()), object, SLOT(doTest1()));
object->moveToThread(thread);
thread->start();    //啟動(dòng)線程
emit widgetSignal1();    //觸發(fā)信號(hào)
QTimer::singleShot(1000, this, SIGNAL(widgetSignal1()));
QThread::msleep(10); 
thread->quit();

這段代碼，將TestObject實(shí)例object移動(dòng)到線程，并啟動(dòng)線程，觸發(fā)一次信號(hào)，使用QTimer::singleShot延遲1s再次觸發(fā)一次信號(hào)。最后結(jié)束線程事件循環(huán)。測(cè)試結(jié)果顯示，第二次的信號(hào)并沒(méi)有觸發(fā)槽。因?yàn)槭录h(huán)提前關(guān)閉了。

(休眠10ms是為了避免第一次的信號(hào)觸發(fā)后，線程事件循環(huán)還未開(kāi)始處理就退出了。如果不休眠10ms，多次執(zhí)行這段代碼，第一次信號(hào)還是有概率觸發(fā)槽函數(shù)的，這就是線程。)

如果上面的代碼改成：

QThread * thread=  new QThread();
TestObject * object = new TestObject();
connect(this, SIGNAL(widgetSignal1()), object, SLOT(doTest1()));
object->moveToThread(thread);
thread->start();
QTimer::singleShot(1000, this, SIGNAL(widgetSignal1()));
QTimer::singleShot(2000, thread, SLOT(start()));
thread->quit();

多加一句延遲啟動(dòng)線程，測(cè)試結(jié)果顯示，第二次的信號(hào)觸發(fā)的槽成功執(zhí)行?？梢?jiàn)跨線程觸發(fā)信號(hào)會(huì)產(chǎn)生事件并投遞到接收者所在線程隊(duì)列。

在不同的線程中創(chuàng)建對(duì)象

上面所有的測(cè)試代碼都是在主線程創(chuàng)建的對(duì)象，主線程事件循環(huán)一般情況下總是存在的，如果換成 QtConcurrent 或者 std::thread中創(chuàng)建對(duì)象呢？

不用測(cè)試也能推測(cè)出來(lái)，如果接收者所在線程不存在事件循環(huán)，那么跨線程的觸發(fā)槽不會(huì)觸發(fā)，因?yàn)闆](méi)有辦法處理。(但可以在其他線程創(chuàng)建完成后，移動(dòng)到有事件循環(huán)的線程中)。

隊(duì)列阻塞連接

（Qt的信號(hào)槽連接類型還支持隊(duì)列阻塞模式，后面再補(bǔ)充吧）

四、總結(jié)

上面的測(cè)試，也沒(méi)有把所有可能的情況覆蓋。比如再引入QEventLoop可能會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題。

最后做個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)，Qt的信號(hào)觸發(fā)時(shí)，根據(jù)連接類型、接收者所在線程選擇槽的調(diào)用方式。

自動(dòng)連接，信號(hào)觸發(fā)時(shí)線程 = 接收者所在線程，此時(shí)直接調(diào)用
自動(dòng)連接，信號(hào)觸發(fā)時(shí)線程 ≠ 接收者所在線程，產(chǎn)生事件投遞到接收者線程事件循環(huán)
如果是隊(duì)列連接，產(chǎn)生事件投遞到接收者線程事件循環(huán)

也就是，信號(hào)的觸發(fā)不關(guān)心觸發(fā)者所在線程有沒(méi)有事件循環(huán)。只有選擇了隊(duì)列方式，產(chǎn)生了事件，才會(huì)依賴接收者所在的事件循環(huán)處理。因此，信號(hào)總是會(huì)觸發(fā)，如果槽沒(méi)有執(zhí)行，也是接收者的問(wèn)題。

五、另外一些問(wèn)題

std::thread和QtConcurrent接口創(chuàng)建的線程差異

一開(kāi)始我以為信號(hào)的觸發(fā)也對(duì)線程有一定的要求，比如必須是QThread。但實(shí)際std::thread內(nèi)也可以觸發(fā)信號(hào)。
在這樣的線程中創(chuàng)建對(duì)象A，并連接其他線程對(duì)象B的信號(hào)到A的槽，QtConcurrent可以在線程生存周期內(nèi)，調(diào)用QCoreApplication::processEvents處理對(duì)象B觸發(fā)的信號(hào)，而std::thread沒(méi)有這樣的能力?？赡躋tConcurrent內(nèi)部是通過(guò)QThread實(shí)現(xiàn)的，std::thread為什么沒(méi)有這樣的能力（畢竟QObject::thread是可以獲取信息的）？

QTimer不能在非QThread線程內(nèi)啟動(dòng)，也許也是因?yàn)閮烧叩牟町愐鸬摹?/p>

QTimer::singleShot啟動(dòng)0延時(shí)，因?yàn)椴恍枰娴膯?dòng)計(jì)時(shí)器，不依賴線程的隊(duì)列產(chǎn)生超時(shí)事件，又都可以用。

到此這篇關(guān)于淺談Qt信號(hào)槽與事件循環(huán)的關(guān)系的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Qt信號(hào)槽與事件循環(huán)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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