当前位置：首页 > ops >正文

面试问题详解十二：Qt 多线程同步：QMutex讲解

ops 2025/9/1 12:44:58

在多线程编程中，当多个线程访问共享资源（如全局变量、文件、数据库连接等）时，如果不加控制，会导致 数据竞争（Data Race） 和 不确定的程序行为。为了保证线程安全，我们需要使用同步原语来对共享资源进行保护。

Qt 提供了多种线程同步机制，其中最基本也是最常用的就是 互斥锁（QMutex）。

一、QMutex 是什么？

QMutex 是 Qt 提供的互斥锁类，用于在线程之间同步访问共享资源。它确保在同一时间只有一个线程可以进入临界区（访问共享资源的代码块）。

常见用法：

lock()：锁定互斥量。如果已经被其他线程锁定，则当前线程会阻塞等待。
unlock()：释放互斥量，使其他等待的线程可以继续。
tryLock()：尝试锁定互斥量，如果无法立即锁定，不会阻塞，直接返回 false。

二、使用 QMutex 的基本示例

下面是一个完整的例子：我们创建两个线程去同时增加一个共享的整数变量 counter。通过 QMutex 来保护这个变量，避免并发访问的问题。

1. 项目结构（文件一览）

main.cpp：主函数
worker.h / worker.cpp：线程类定义与实现

2. 代码详解

worker.h

#ifndef WORKER_H
#define WORKER_H#include <QThread>
#include <QMutex>class Worker : public QThread
{
public:Worker(int id, int* counter, QMutex* mutex);void run() override;private:int m_id;int* m_counter;QMutex* m_mutex;
};#endif // WORKER_H

worker.cpp

#include "worker.h"
#include <QDebug>Worker::Worker(int id, int* counter, QMutex* mutex): m_id(id), m_counter(counter), m_mutex(mutex)
{}void Worker::run()
{for (int i = 0; i < 5; ++i) {m_mutex->lock();  // 加锁，保护共享变量(*m_counter)++;qDebug() << "Thread" << m_id << "incremented counter to" << *m_counter;m_mutex->unlock();  // 解锁msleep(100);  // 模拟耗时操作}
}

main.cpp

#include <QCoreApplication>
#include "worker.h"
#include <QMutex>int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);int counter = 0;     // 共享资源QMutex mutex;        // 互斥锁保护共享资源Worker thread1(1, &counter, &mutex);Worker thread2(2, &counter, &mutex);thread1.start();thread2.start();thread1.wait();  // 等待线程1完成thread2.wait();  // 等待线程2完成qDebug() << "Final counter value:" << counter;return 0;
}

三、运行效果

程序运行后，两条线程会交替输出增加 counter 的值：

Thread 1 incremented counter to 1
Thread 2 incremented counter to 2
Thread 1 incremented counter to 3
Thread 2 incremented counter to 4
...
Final counter value: 10

由于使用了 QMutex，即使两个线程同时运行，counter 的值也不会出现跳变或错误，确保了线程安全。

四、QMutex 的常见用法与注意事项

✅ 推荐用法：使用 `QMutexLocker`

为了防止忘记调用 unlock() 导致死锁，Qt 提供了一个辅助类 QMutexLocker，它利用 RAII（资源获取即初始化）原则自动管理锁的释放。

修改 Worker::run() 如下：

void Worker::run()
{for (int i = 0; i < 5; ++i) {QMutexLocker locker(m_mutex);  // 自动加锁和解锁(*m_counter)++;qDebug() << "Thread" << m_id << "incremented counter to" << *m_counter;msleep(100);  // 解锁后执行}
}