【QT小记】QT线程同步--QWaitCondition

QWaitCondition提供了一个同步线程的条件变量

主要函数

阻塞线程，等待被唤醒

• 在执行wait之前需先获取lockedMutex
  （wait函数底层执行对lockedMutex的处理：在执行wait阻塞线程后，会释放lockedMutex；在唤醒线程后，会重新获取lockedMutex）

bool wait(QMutex *lockedMutex, unsigned long time = ULONG_MAX)

唤醒所有在等待条件下的线程，但唤醒顺序未知，依赖系统调度策略
void wakeAll()

随机唤醒一个在等待条件下的线程，具体唤醒哪一个线程，依赖系统调度策略
void wakeOne()

简单的使用例子

QWaitCondition waitCondition;
QMutex mutex;

void Widget::on_btnWait_clicked()
{
    auto threadFun = [=] {
        for (int i = 0; i < 10; ++i) {
            qDebug() << "i = " << i;
            if (7 == i) {
                qDebug() << "i == 7时阻塞线程，待唤醒";
                mutex.lock();  // 阻塞线程前获取锁
                waitCondition.wait(&mutex);
                mutex.unlock();
            }
        }
    };

    QtConcurrent::run(threadFun);
}

void Widget::on_btnWake_clicked()
{
    qDebug() << "唤醒线程";
    waitCondition.wakeAll();
}
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单生产者单消费者模型

QT官方使用QWaitCondition实现的例子
https://code.qt.io/cgit/qt/qtbase.git/tree/examples/corelib/threads/waitconditions/waitconditions.cpp?h=5.14

• 有一个存放数据的容器buffer
• 生产者生产数据存放于buffer，消费者从buffer中取出数据消费
• 消费者在从buffer中获取数据时，若buffer为空，则阻塞消费者，待生产者生产数据（buffer中有数据即可）后唤醒消费者来获取数据
• 生产者在生产数据存放于buffer时，若buffer已满，则阻塞生产者，待消费者取出数据（buffer中有空闲位置即可）后唤醒生产者来生产数据

// QT官方Demo
const int DataSize = 100000;   //数据总量

const int BufferSize = 8192;   //容器大小
char buffer[BufferSize];       //容器

QWaitCondition bufferNotEmpty; //条件变量: 容器不为空
QWaitCondition bufferNotFull;  //条件变量: 容器未满
QMutex mutex;                  //锁
int numUsedBytes = 0;

// 生产者线程
class Producer : public QThread
{
public:
    Producer(QObject *parent = NULL) : QThread(parent)
    {
    }

    void run() override
    {
        for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {
            mutex.lock();
            // 若容器已满，则阻塞生产者线程，待容器未满时唤醒
            if (numUsedBytes == BufferSize)
                bufferNotFull.wait(&mutex);
            mutex.unlock();
            
            // 生产数据
            buffer[i % BufferSize] = "ACGT"[QRandomGenerator::global()->bounded(4)];

            mutex.lock();
            ++numUsedBytes;
            // 生产数据后则容器不为空，则可唤醒消费者线程
            bufferNotEmpty.wakeAll();
            mutex.unlock();
        }
    }
};

// 消费者线程
class Consumer : public QThread
{
public:
    Consumer(QObject *parent = NULL) : QThread(parent)
    {
    }

    void run() override
    {
        for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {
            mutex.lock();
            // 若容器为空，则阻塞消费者线程，待容器不为空时唤醒
            if (numUsedBytes == 0)
                bufferNotEmpty.wait(&mutex);
            mutex.unlock();

            fprintf(stderr, "%c", buffer[i % BufferSize]);

            mutex.lock();
            --numUsedBytes;
            // 取出一个数据后则容器未满，则可唤醒生产者线程
            bufferNotFull.wakeAll();
            mutex.unlock();
        }
        fprintf(stderr, "\n");
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication app(argc, argv);
    Producer producer;
    Consumer consumer;
    producer.start();
    consumer.start();
    producer.wait();
    consumer.wait();
    return 0;
}
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若把容器的大小设置为1，则可清晰的看到程序的执行流程是按生产者线程生产一个数据，消费者线程消费一个数据的顺序执行。

学习资料

QT帮助文档