Qt5线程相关事项
在Qt中，线程同步和互斥锁的使用是非常重要的，尤其是在多线程操作共享资源（如FIFO队列）时。以下通俗地解释一下它们的作用：
一. 为什么需要线程同步
想象一下，你和你的朋友一起在厨房里做蛋糕。厨房里只有一个烤箱，你们都需要用它来烤蛋糕。如果你们不协调好使用烤箱的时间，就会出现混乱的情况，比如一个人刚把蛋糕放进去，另一个人就迫不及待地打开烤箱，把蛋糕拿出来，或者两个人同时去抢烤箱，结果蛋糕都烤不好。
在Qt的多线程编程中，线程同步的作用就像是在厨房里协调使用烤箱一样。当多个线程需要访问共享资源（比如一个FIFO队列）时，如果没有同步机制，就会出现类似抢烤箱的情况，导致数据混乱、程序出错。线程同步的目的是让线程们有序地访问共享资源，避免冲突和混乱。
二. 为什么需要互斥锁
再举个例子，你和你的朋友一起在图书馆里看书，图书馆里只有一本珍贵的古籍，你们都需要查阅它。如果你们不互相协调，可能会出现两个人同时伸手去拿书，结果把书弄坏，或者一个人刚翻到重要的一页，另一个人就抢过去，导致谁也看不成。
在Qt编程中，互斥锁的作用就像是在图书馆里协调使用那本珍贵的古籍。当多个线程需要访问同一个FIFO队列时，互斥锁可以确保在某一时刻，只有一个线程能够操作队列。具体来说：
写操作：当一个线程往FIFO队列里写数据时，互斥锁会“锁住”队列，让其他线程不能同时写入。这样可以避免数据写入时出现冲突，比如两个线程同时往队列里插入数据，结果数据顺序混乱。
读操作：同样，当一个线程从FIFO队列里读取数据时，互斥锁也会“锁住”队列，防止其他线程同时读取或写入。这样可以保证读取的数据是完整且正确的，避免出现读到一半数据被另一个线程修改的情况。
线程同步和互斥锁在Qt中非常重要，它们的作用就像是在多线程环境中协调使用共享资源的“交通规则”。通过合理使用线程同步和互斥锁，可以避免多线程操作共享资源时出现的冲突和错误，确保程序的正确性和稳定性。
互斥锁的工作原理
加锁（
mutex.lock()）：当一个线程调用mutex.lock()时，它会检查锁的状态。如果锁是空闲的，线程会获取锁并继续执行。如果锁已经被其他线程占用，当前线程会被阻塞，直到锁被释放。解锁（
mutex.unlock()）：当一个线程完成对共享资源的操作后，它会调用mutex.unlock()释放锁。此时，其他被阻塞的线程会尝试获取锁并继续执行
例如：
生产者线程在
mutex.lock()处加锁，开始写入数据。消费者线程在
mutex.lock()处被阻塞，等待生产者线程解锁。生产者线程完成写入后调用
mutex.unlock()，消费者线程获取锁并开始读取数据。
三.线程退出
我们可以将生产者-消费者模型应用到网络数据处理的场景中。具体来说，网络接收线程作为生产者，将接收到的数据放入一个FIFO队列中；数据处理线程作为消费者，从FIFO队列中取出数据进行处理。为了确保线程安全，我们需要在访问FIFO队列时使用互斥锁。
网络接收线程（生产者）：
监听TCP连接，接收数据。
将接收到的数据放入FIFO队列中，操作队列时使用互斥锁。
数据处理线程（消费者）：
从FIFO队列中取出数据进行处理，操作队列时使用互斥锁。
处理后的数据可以发送到主线程进行显示。
FIFO队列：
使用
QQueue作为FIFO队列。使用
QMutex保护队列的访问，确保线程安全。
#include <QCoreApplication>
#include <QThread>
#include <QTcpServer>
#include <QTcpSocket>
#include <QDebug>
#include <QQueue>
#include <QMutex>
#include <QTimer>// FIFO队列和互斥锁
QQueue<QByteArray> fifoQueue;
QMutex fifoMutex;class NetworkReceiver : public QObject
{Q_OBJECTpublic:NetworkReceiver() : server(new QTcpServer(this)) {}~NetworkReceiver() {}public slots:void startListening(int port){if (server->listen(QHostAddress::Any, port)){qDebug() << "Listening on port" << port;connect(server, &QTcpServer::newConnection, this, &NetworkReceiver::handleNewConnection);}else{qDebug() << "Failed to listen on port" << port;}}private slots:void handleNewConnection(){QTcpSocket *socket = server->nextPendingConnection();connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, this, [this, socket]() {QByteArray data = socket->readAll();qDebug() << "Received data:" << data;fifoMutex.lock(); // 加锁fifoQueue.enqueue(data); // 将数据放入队列fifoMutex.unlock(); // 解锁});}private:QTcpServer *server;
};class DataProcessor : public QObject
{Q_OBJECTpublic:DataProcessor() {}~DataProcessor() {}public slots:void processData(){while (!QThread::currentThread()->isInterruptionRequested()){fifoMutex.lock(); // 加锁if (!fifoQueue.isEmpty()){QByteArray data = fifoQueue.dequeue(); // 从队列中取出数据fifoMutex.unlock(); // 解锁QByteArray processedData;for (char c : data){processedData.append(c + 1); // 每个字节加1}qDebug() << "Processed data:" << processedData;emit dataProcessed(processedData); // 发出处理后的数据}else{fifoMutex.unlock(); // 解锁QThread::currentThread()->msleep(100); // 等待新数据}}qDebug() << "Data processor thread is exiting safely.";}signals:void dataProcessed(const QByteArray &data);
};int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);QThread receiverThread;QThread processorThread;NetworkReceiver receiver;DataProcessor processor;receiver.moveToThread(&receiverThread);processor.moveToThread(&processorThread);QObject::connect(&receiverThread, &QThread::started, &receiver, &NetworkReceiver::startListening);QObject::connect(&processor, &DataProcessor::dataProcessed, [](const QByteArray &data) {qDebug() << "Displaying data:" << data; // 在主线程中显示数据});receiverThread.start();processorThread.start();receiver.startListening(12345); // 监听端口12345int ret = a.exec();processorThread.requestInterruption();receiverThread.quit();receiverThread.wait();processorThread.quit();processorThread.wait();return ret;
}1. run()函数
- 启动线程：当你调用
producer.start()时，Qt会启动一个新的线程，并在新线程中调用Producer类的run()方法。 执行run()：run()方法会按照代码逻辑执行，直到执行完毕。- 线程结束：当
run()方法执行完毕后，线程会自动结束。 - 等待结束：调用
producer.wait()时，主线程会阻塞，直到生产者线程的run()方法执行完毕并退出。 run()方法是一个普通的C++函数，它会按照代码逻辑执行，直到遇到return语句或函数结束。在你的例子中，生产者线程的run()方法包含一个for循环，循环结束后，run()方法会自然结束，线程也会随之结束。- 在Qt中，通常会将工作逻辑放在一个单独的类中，然后将这个类的实例移动到一个新线程中。这样可以避免直接继承
QThread并重写run()方法，而是将线程管理与工作逻辑分离，使代码更加清晰和模块化。
2.terminate()函数
避免使用QThread::terminate()，会立即终止线程，但不会等待线程完成清理工作，这可能导致资源泄漏或程序崩溃.
通过一个
volatile或std::atomic<bool>类型的标志位来控制线程的退出。线程定期检查这个标志位，如果标志位被设置为true，线程就安全退出。QThread::isInterruptionRequested()是一个更优雅且Qt风格的方式来检查线程是否应该中断。这是Qt提供的一个内置机制，用于线程安全退出。使用这个方法可以避免手动管理标志位，使代码更加简洁和安全。QThread::isInterruptionRequested()：这个方法用于检查是否已经向线程发送了中断请求。线程可以在其执行过程中定期调用这个方法，以决定是否应该安全退出。
QThread::requestInterruption()：这个方法用于向线程发送中断请求。它不会立即终止线程，而是设置一个内部标志位，线程可以通过isInterruptionRequested()来检查这个标志位。线程安全退出：线程应该在合适的地方检查
isInterruptionRequested()，并在检测到中断请求时执行清理工作并退出。
3.quit()函数
QThread::quit()请求线程退出
如果线程使用了事件循环（exec()），则可以通过quit()来退出事件循环。
4.wait()函数
QThread::wait()等待线程完全停止
阻塞当前线程，直到目标线程完全停止。
5.finished信号
检查线程是否已经完成。可以用来判断线程是否已经安全退出
QThread的finished信号是Qt框架提供的信号，当线程的run()方法执行完毕或线程被终止时，会自动发出。例如：
workerThread.start(); // 启动线程
workerThread.requestInterruption(); // 请求中断
workerThread.quit(); // 请求线程退出
workerThread.wait(); // 等待线程完全停止当线程完全停止后，QThread::finished()信号会被发出。
QThread的finished信号是Qt框架提供的信号，用于通知线程已经完成。它在以下情况下被发出：
线程的
run()方法执行完毕。调用了
QThread::quit()方法。调用了
QThread::terminate()方法（不推荐）。
QThread::wait()方法会阻塞调用线程，直到目标线程完全停止。finished信号通常在wait()方法返回之前被发出，但具体时机取决于线程的执行情况。
6.deleLater信号
deleteLater是Qt框架提供的槽函数，用于在对象的事件循环中安全地删除对象，用于确保对象在当前事件循环结束后被删除，。它的工作机制如下：
当
deleteLater被调用时，对象不会立即被删除。对象会被标记为待删除。
在当前事件循环的下一次迭代中，对象会被删除并释放其占用的堆空间。