（71）线程简介
最后更新于：2022-04-01 06:30:55
#（）:线程简介
前面我们讨论了有关进程以及进程间通讯的相关问题，现在我们开始讨论线程。事实上，现代的程序中，使用线程的概率应该大于进程。特别是在多核时代，随着 CPU 主频的提升，受制于发热量的限制，CPU 散热问题已经进入瓶颈，另辟蹊径地提高程序运行效率就是使用线程，充分利用多核的优势。有关线程和进程的区别已经超出了本章的范畴，我们简单提一句，一个进程可以有一个或更多线程同时运行。线程可以看做是“轻量级进程”，进程完全由操作系统管理，线程即可以由操作系统管理，也可以由应用程序管理。
Qt 使用`QThread` 来**管理**线程。下面来看一个简单的例子：
~~~
///!!! Qt5
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
: QMainWindow(parent)
{
QWidget *widget = new QWidget(this);
QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout;
widget->setLayout(layout);
QLCDNumber *lcdNumber = new QLCDNumber(this);
layout->addWidget(lcdNumber);
QPushButton *button = new QPushButton(tr("Start"), this);
layout->addWidget(button);
setCentralWidget(widget);
QTimer *timer = new QTimer(this);
connect(timer, &QTimer::timeout, [=]() {
static int sec = 0;
lcdNumber->display(QString::number(sec++));
});
WorkerThread *thread = new WorkerThread(this);
connect(button, &QPushButton::clicked, [=]() {
timer->start(1);
for (int i = 0; i < 2000000000; i++);
timer->stop();
});
}
~~~
我们的主界面有一个用于显示时间的 LCD 数字面板还有一个用于启动任务的按钮。程序的目的是用户点击按钮，开始一个非常耗时的运算（程序中我们以一个 2000000000 次的循环来替代这个非常耗时的工作，在真实的程序中，这可能是一个网络访问，可能是需要复制一个很大的文件或者其它任务），同时 LCD 开始显示逝去的毫秒数。毫秒数通过一个计时器`QTimer`进行更新。计算完成后，计时器停止。这是一个很简单的应用，也看不出有任何问题。但是当我们开始运行程序时，问题就来了：点击按钮之后，程序界面直接停止响应，直到循环结束才开始重新更新。
有经验的开发者立即指出，这里需要使用线程。这是因为 Qt 中所有界面都是在 UI 线程中（也被称为主线程，就是执行了`QApplication::exec()`的线程），在这个线程中执行耗时的操作（比如那个循环），就会阻塞 UI 线程，从而让界面停止响应。界面停止响应，用户体验自然不好，不过更严重的是，有些窗口管理程序会检测到你的程序已经失去响应，可能会建议用户强制停止程序，这样一来你的程序可能就此终止，任务再也无法完成。所以，为了避免这一问题，我们要使用 QThread 开启一个新的线程：
~~~
///!!! Qt5
class WorkerThread : public QThread
{
Q_OBJECT
public:
WorkerThread(QObject *parent = 0)
: QThread(parent)
{
}
protected:
void run()
{
for (int i = 0; i < 1000000000; i++);
emit done();
}
signals:
void done();
};
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
: QMainWindow(parent)
{
QWidget *widget = new QWidget(this);
QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout;
widget->setLayout(layout);
lcdNumber = new QLCDNumber(this);
layout->addWidget(lcdNumber);
QPushButton *button = new QPushButton(tr("Start"), this);
layout->addWidget(button);
setCentralWidget(widget);
QTimer *timer = new QTimer(this);
connect(timer, &QTimer::timeout, [=]() {
static int sec = 0;
lcdNumber->display(QString::number(sec++));
});
WorkerThread *thread = new WorkerThread(this);
connect(thread, &WorkerThread::done, timer, &QTimer::stop);
connect(thread, &WorkerThread::finished, thread, &WorkerThread::deleteLater);
connect(button, &QPushButton::clicked, [=]() {
timer->start(1);
thread->start();
});
}
~~~
注意，我们增加了一个`WorkerThread`类。`WorkerThread`继承自`QThread`类，重写了其`run()`函数。我们可以认为，`run()`函数就是新的线程需要执行的代码。在这里就是要执行这个循环，然后发出计算完成的信号。而在按钮点击的槽函数中，使用`QThread::start()`函数启动一个线程（注意，这里不是`run()`函数）。再次运行程序，你会发现现在界面已经不会被阻塞了。另外，我们将`WorkerThread::deleteLater()`函数与`WorkerThread::finished()`信号连接起来，当线程完成时，系统可以帮我们清除线程实例。这里的`finished()`信号是系统发出的，与我们自定义的`done()`信号无关。
这是 Qt 线程的最基本的使用方式之一（确切的说，这种使用已经不大推荐使用，不过因为看起来很清晰，而且简单使用起来也没有什么问题，所以还是有必要介绍）。代码看起来很简单，不过，如果你认为 Qt 的多线程编程也很简单，那就大错特错了。Qt 多线程的优势设计使得它使用起来变得容易，但是坑很多，稍不留神就会被绊住，尤其是涉及到与 QObject 交互的情况。稍懂多线程开发的童鞋都会知道，调试多线程开发简直就是煎熬。下面几章，我们会更详细介绍有关多线程编程的相关内容。