QT线程池的使用

1. 线程池的原理
2. 线程池的组成主要分为 3 个部分，这三部分配合工作就可以得到一个完整的线程池：

任务队列，存储需要处理的任务，由工作的线程来处理这些任务

• 通过线程池提供的 API 函数，将一个待处理的任务添加到任务队列，或者从任务队列中删除
• 已处理的任务会被从任务队列中删除
• 线程池的使用者，也就是调用线程池函数往任务队列中添加任务的线程就是生产者线程

工作的线程（任务队列任务的消费者） ，N 个

• 线程池中维护了一定数量的工作线程，他们的作用是是不停的读任务队列，从里边取出任务并处理
• 工作的线程相当于是任务队列的消费者角色
• 如果任务队列为空，工作的线程将会被阻塞 (使用条件变量 / 信号量阻塞)
• 如果阻塞之后有了新的任务，由生产者将阻塞解除，工作线程开始工作

管理者线程（不处理任务队列中的任务），1 个

• 它的任务是周期性的对任务队列中的任务数量以及处于忙状态的工作线程个数进行检测
• 当任务过多的时候，可以适当的创建一些新的工作线程
• 当任务过少的时候，可以适当的销毁一些工作的线程

常用函数：

// 在子类中必须要重写的函数, 里边是任务的处理流程
[pure virtual] void QRunnable::run();

// 参数设置为 true: 这个任务对象在线程池中的线程中处理完毕, 这个任务对象就会自动销毁
// 参数设置为 false: 这个任务对象在线程池中的线程中处理完毕, 对象需要程序猿手动销毁
void QRunnable::setAutoDelete(bool autoDelete);
// 获取当前任务对象的析构方式,返回true->自动析构, 返回false->手动析构
bool QRunnable::autoDelete() const;

1
2
3
4
5
6
7
8
9

创建一个要添加到线程池中的任务类，处理方式如下：

class MyWork : public QObject, public QRunnable
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit MyWork(QObject *parent = nullptr)
    {
        // 任务执行完毕,该对象自动销毁
        setAutoDelete(true);
    }
    ~MyWork();

    void run() override{}
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

在上面的示例中 MyWork 类是一个多重继承，如果需要在这个任务中使用 Qt 的信号槽机制进行数据的传递就必须继承 QObject 这个类，如果不使用信号槽传递数据就可以不继承了，只继承 QRunnable 即可。

class MyWork :public QRunnable
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit MyWork()
    {
        // 任务执行完毕,该对象自动销毁
        setAutoDelete(true);
    }
    ~MyWork();

    void run() override{}
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

线程池常用的 API 函数如下：

// 获取和设置线程中的最大线程个数
int maxThreadCount() const;
void setMaxThreadCount(int maxThreadCount);

// 给线程池添加任务, 任务是一个 QRunnable 类型的对象
// 如果线程池中没有空闲的线程了, 任务会放到任务队列中, 等待线程处理
void QThreadPool::start(QRunnable * runnable, int priority = 0);
// 如果线程池中没有空闲的线程了, 直接返回值, 任务添加失败, 任务不会添加到任务队列中
bool QThreadPool::tryStart(QRunnable * runnable);

// 线程池中被激活的线程的个数(正在工作的线程个数)
int QThreadPool::activeThreadCount() const;

// 尝试性的将某一个任务从线程池的任务队列中删除, 如果任务已经开始执行就无法删除了
bool QThreadPool::tryTake(QRunnable *runnable);
// 将线程池中的任务队列里边没有开始处理的所有任务删除, 如果已经开始处理了就无法通过该函数删除了
void QThreadPool::clear();

// 在每个Qt应用程序中都有一个全局的线程池对象, 通过这个函数直接访问这个对象
static QThreadPool * QThreadPool::globalInstance();

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

具体的使用方式如下：

mywork.h

class MyWork :public QRunnable
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit MyWork();
    ~MyWork();

    void run() override;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9

mywork.cpp

MyWork::MyWork() : QRunnable()
{
    // 任务执行完毕,该对象自动销毁
    setAutoDelete(true);
}
void MyWork::run()
{
    // 业务处理代码
    ......
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

mainwindow.cpp

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

    // 线程池初始化，设置最大线程池数
    QThreadPool::globalInstance()->setMaxThreadCount(4);
    // 添加任务
    MyWork* task = new MyWork;
    QThreadPool::globalInstance()->start(task);    
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

栗子：使用线程池代替原本的多线程。

mywork.h

class WorldTask:public QObject,public QRunnable
{
    Q_OBJECT
    public:
        explicit WorldTask(QObject *parent = nullptr)
        {
            // 任务执行完毕,该对象自动销毁
            setAutoDelete(true);
        }
        ~WorldTask();


    void run()override;
private:
    bool stop_Flag=false;
    int work_1_Num=0;
signals:
    void sendNum(int num);
};

class HelloWorldTask:public QObject,public QRunnable
{
    Q_OBJECT
    public:
        explicit HelloWorldTask(QObject *parent = nullptr)
        {
            // 任务执行完毕,该对象自动销毁
            setAutoDelete(true);
        }
    ~HelloWorldTask();

    void run() override;
private:
    bool stop_Flag=false;
    int work_2_Num=0;

signals:
    void sendNum2(int num);
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39

mywork.cpp

WorldTask::~WorldTask()
{

}

void WorldTask::run(){
    stop_Flag=false;
    while(!stop_Flag)
    {
        work_1_Num++;
        emit sendNum(work_1_Num);
        QThread::usleep(1);
    }

}

HelloWorldTask::~HelloWorldTask()
{

}

void HelloWorldTask::run(){
    stop_Flag=false;
    while(!stop_Flag)
    {
        work_2_Num++;
        emit sendNum2(work_2_Num);
        QThread::usleep(10);
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

mainwindow.cpp

 QThreadPool::globalInstance()->setMaxThreadCount(4);


    WorldTask *hello = new WorldTask();
    // QThreadPool takes ownership and deletes 'hello' automatically
    QThreadPool::globalInstance()->start(hello);

    HelloWorldTask *hello1 = new HelloWorldTask();
    // QThreadPool takes ownership and deletes 'hello' automatically
    QThreadPool::globalInstance()->start(hello1);


    connect(hello,&WorldTask::sendNum,this,[=](int num)
    {
        ui->label_2->setNum(num);

    });


    connect(hello1,&HelloWorldTask::sendNum2,this,[=](int num)
    {
        ui->label_3->setNum(num);
    });
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

实验现象：

两个线程一起计数