在 Qt 中进行多线程编程有多种方式，每种方式都有其独特的特点和适用场景。
1. 重写 QThread 的 run 方法
特点：
- 必须继承
QThread类，并重写run方法。 - 线程启动时会自动调用
run方法中的代码。 - 适用于需要自定义复杂线程逻辑的情况。
使用场景： 适合需要自定义线程行为、复杂的连续性操作，如图像处理、复杂计算。
示例：图像处理线程
#include <QThread>
#include <QDebug>class ImageProcessingThread : public QThread {Q_OBJECTprotected:void run() override {// 假设进行一些复杂的图像处理操作for (int i = 0; i < 100; ++i) {qDebug() << "Processing image:" << i;QThread::sleep(1);}}
};int main(int argc, char *argv[]) {QCoreApplication app(argc, argv);ImageProcessingThread thread;thread.start();thread.wait(); // 等待线程完成return app.exec();
}
2. 使用 moveToThread 方法
特点：
- 常与
QObject类的子类一起使用。 - 适用于需要在另一个线程中执行槽函数或处理事件的对象。
使用场景： 适用于需要将对象的槽函数或事件处理放到另一个线程中执行，如网络请求处理、定时任务。
示例：网络请求处理
#include <QCoreApplication>
#include <QTcpServer>
#include <QTcpSocket>
#include <QThread>
#include <QDebug>// 客户端处理类
class ClientHandler : public QObject {Q_OBJECTpublic:// 构造函数，传入 socket 描述符ClientHandler(qintptr socketDescriptor, QObject *parent = nullptr): QObject(parent), socketDescriptor(socketDescriptor) {}public slots:// 处理客户端请求void handleClient() {QTcpSocket socket;if (!socket.setSocketDescriptor(socketDescriptor)) {qDebug() << "设置 socket 描述符失败";return;}qDebug() << "客户端已连接: " << socketDescriptor;socket.write("来自服务器的问候\n");socket.waitForBytesWritten();while (socket.waitForReadyRead()) {QByteArray data = socket.readAll();qDebug() << "收到客户端消息:" << data;socket.write("回显: " + data);socket.waitForBytesWritten();}qDebug() << "客户端已断开: " << socketDescriptor;socket.disconnectFromHost();}private:qintptr socketDescriptor; // 保存客户端 socket 描述符
};// 自定义 TCP 服务器类
class MyTcpServer : public QTcpServer {Q_OBJECTprotected:// 重写 incomingConnection 函数来处理新的连接void incomingConnection(qintptr socketDescriptor) override {QThread *thread = new QThread; // 为每个连接创建一个新线程ClientHandler *handler = new ClientHandler(socketDescriptor);handler.moveToThread(thread);connect(thread, &QThread::started, handler, &ClientHandler::handleClient);connect(handler, &ClientHandler::destroyed, thread, &QThread::quit);connect(thread, &QThread::finished, thread, &QThread::deleteLater);thread.start();}
};int main(int argc, char *argv[]) {QCoreApplication app(argc, argv);MyTcpServer server;if (!server.listen(QHostAddress::Any, 12345)) {qDebug() << "服务器启动失败:" << server.errorString();return 1;}qDebug() << "服务器已启动，端口:" << server.serverPort();return app.exec();
}#include "main.moc"
客户端代码（Client）
#include <QCoreApplication>
#include <QTcpSocket>
#include <QDebug>int main(int argc, char *argv[]) {QCoreApplication app(argc, argv);QTcpSocket socket;socket.connectToHost("127.0.0.1", 12345);if (!socket.waitForConnected(3000)) {qDebug() << "连接服务器失败:" << socket.errorString();return 1;}qDebug() << "已连接到服务器";socket.write("来自客户端的问候\n");socket.waitForBytesWritten();if (socket.waitForReadyRead(3000)) {QByteArray data = socket.readAll();qDebug() << "收到服务器消息:" << data;}socket.disconnectFromHost();return app.exec();
}
3. 使用 QtConcurrent
特点：
- 不需要显式创建和管理线程。
- 适合用于并行处理大批量数据或多任务处理。
使用场景： 适用于并行处理容器数据、并行函数执行，如批量数据处理、并行计算。
示例：并行处理数据
我们将定义一个简单的函数 processItem 来处理每个元素。然后使用 QtConcurrent::map 并行处理 QList 容器中的每个元素。
#include <QCoreApplication>
#include <QtConcurrent/QtConcurrent>
#include <QDebug>
#include <QList>
#include <QFuture>
#include <QFutureWatcher>// 定义处理每个元素的函数
void processItem(int &item) {item *= 2; // 示例操作：将每个元素乘以2QThread::sleep(1); // 模拟耗时操作qDebug() << "处理项目:" << item << " 线程:" << QThread::currentThread();
}int main(int argc, char *argv[]) {QCoreApplication app(argc, argv);// 创建一个包含初始数据的列表QList<int> list = {1, 2, 3, 4, 5};// 使用 QtConcurrent::map 并行处理列表中的每个元素QFuture<void> future = QtConcurrent::map(list, processItem);// QFutureWatcher 用于监视 QFuture 的完成状态QFutureWatcher<void> watcher;QObject::connect(&watcher, &QFutureWatcher<void>::finished, [](){qDebug() << "所有项目已处理完毕";QCoreApplication::quit();});watcher.setFuture(future); // 将 QFutureWatcher 绑定到 QFuturereturn app.exec();
}
4. 使用 QThreadPool 和 QRunnable
特点：
- 提供线程池管理，适合重复使用的任务管理。
- 提供了任务队列，自动管理线程的创建和销毁。
使用场景： 适用于任务队列、多任务执行，如后台任务处理、批量任务执行。
示例：后台任务处理
#include <QCoreApplication>
#include <QRunnable>
#include <QThreadPool>
#include <QDebug>// 定义一个简单的任务类，继承自 QRunnable
class MyTask : public QRunnable {
public:void run() override {qDebug() << "任务执行在线程:" << QThread::currentThread();// 示例任务操作，这里可以是任何需要在后台执行的任务for (int i = 0; i < 5; ++i) {qDebug() << "任务" << taskId << "执行步骤" << i;QThread::sleep(1); // 模拟耗时操作}}void setTaskId(int id) {taskId = id;}private:int taskId;
};int main(int argc, char *argv[]) {QCoreApplication app(argc, argv);QThreadPool threadPool;threadPool.setMaxThreadCount(5); // 设置线程池中最大线程数// 创建并提交多个任务到线程池for (int i = 0; i < 3; ++i) {MyTask *task = new MyTask();task->setTaskId(i + 1); // 设置任务ID，用于区分任务threadPool.start(task); // 启动任务，线程池会自动分配线程执行任务}// 等待所有任务完成threadPool.waitForDone();qDebug() << "所有任务已完成";return app.exec();
}
例如处理文件、网络请求等复杂任务。
#include <QCoreApplication>
#include <QRunnable>
#include <QThreadPool>
#include <QDebug>
#include <QFile>
#include <QTcpSocket>// 定义一个处理文件的任务
class FileTask : public QRunnable {
public:FileTask(const QString &fileName) : m_fileName(fileName) {}void run() override {qDebug() << "处理文件任务:" << m_fileName << "在线程:" << QThread::currentThread();QFile file(m_fileName);if (file.open(QIODevice::ReadOnly)) {qDebug() << "文件内容:" << file.readAll();file.close();} else {qDebug() << "无法打开文件:" << m_fileName;}}private:QString m_fileName;
};// 定义一个处理网络请求的任务
class NetworkTask : public QRunnable {
public:NetworkTask(const QString &hostName, quint16 port) : m_hostName(hostName), m_port(port) {}void run() override {qDebug() << "处理网络请求任务:" << m_hostName << ":" << m_port << "在线程:" << QThread::currentThread();QTcpSocket socket;socket.connectToHost(m_hostName, m_port);if (socket.waitForConnected()) {socket.write("GET / HTTP/1.0\r\n\r\n");if (socket.waitForReadyRead()) {qDebug() << "服务器响应:" << socket.readAll();}socket.disconnectFromHost();} else {qDebug() << "无法连接到服务器:" << m_hostName << ":" << m_port;}}private:QString m_hostName;quint16 m_port;
};int main(int argc, char *argv[]) {QCoreApplication app(argc, argv);QThreadPool threadPool;threadPool.setMaxThreadCount(3); // 设置线程池中最大线程数// 创建并提交文件处理任务FileTask *fileTask = new FileTask("example.txt");threadPool.start(fileTask);// 创建并提交多个网络请求任务NetworkTask *task1 = new NetworkTask("www.example.com", 80);NetworkTask *task2 = new NetworkTask("api.example.com", 443);threadPool.start(task1);threadPool.start(task2);// 等待所有任务完成threadPool.waitForDone();qDebug() << "所有任务已完成";return app.exec();
}
- 这个扩展示例展示了如何创建并提交不同类型的任务到线程池中，并且每个任务在后台线程中独立运行。
FileTask处理文件任务，读取并输出文件内容。NetworkTask处理网络请求任务，连接到指定主机和端口，并输出服务器响应。
5. 使用信号和槽进行多线程操作
特点：
- 简化线程间的通信。
- 自动处理线程间的数据传输。
使用场景： 适用于跨线程通信、线程间数据交换，如定时任务、多线程数据更新。
示例：多线程数据更新
#include <QCoreApplication>
#include <QObject>
#include <QTimer>
#include <QDebug>
#include <QThread>// 定义一个 Worker 类，负责执行定时任务并发送数据更新信号
class Worker : public QObject {Q_OBJECTpublic:Worker() {timer.setInterval(1000); // 设置定时器间隔为 1 秒connect(&timer, &QTimer::timeout, this, &Worker::doWork); // 定时器超时信号连接到槽函数timer.start(); // 启动定时器}signals:// 定义一个信号，用于发送数据更新信号void dataUpdated(const QString &data);private slots:// 槽函数，模拟定时任务执行void doWork() {// 模拟生成数据QString newData = QString("数据更新时间：%1").arg(QDateTime::currentDateTime().toString());qDebug() << "Worker 发送数据更新信号:" << newData;// 发送数据更新信号到主线程emit dataUpdated(newData);}private:QTimer timer; // 定时器对象
};// 定义一个 Controller 类，作为主线程的控制器，处理数据更新信号
class Controller : public QObject {Q_OBJECTpublic:Controller() {// 连接 Worker 的数据更新信号到处理函数connect(&worker, &Worker::dataUpdated, this, &Controller::handleDataUpdated);}public slots:// 槽函数，处理数据更新信号void handleDataUpdated(const QString &data) {qDebug() << "Controller 接收到数据更新:" << data << " 在线程:" << QThread::currentThread();// 在这里进行主线程的数据更新操作，例如更新 UIemit updateUI(data); // 发送信号到主线程更新 UI}signals:// 定义一个信号，用于更新主线程的 UIvoid updateUI(const QString &data);private:Worker worker; // Worker 对象，负责定时任务和数据生成
};// 定义一个 UI 类，负责接收 Controller 发送的更新信号并更新 UI
class UI : public QObject {Q_OBJECTpublic:UI() {// 连接 Controller 的更新 UI 信号到处理函数connect(&controller, &Controller::updateUI, this, &UI::updateUI);}public slots:// 槽函数，更新 UIvoid updateUI(const QString &data) {qDebug() << "UI 更新数据:" << data << " 在线程:" << QThread::currentThread();// 在这里进行实际的 UI 更新操作，例如在界面上显示数据}private:Controller controller; // Controller 对象，负责数据处理和信号传递
};int main(int argc, char *argv[]) {QCoreApplication app(argc, argv);UI ui; // 创建 UI 对象，负责接收和显示数据return app.exec();
}#include "main.moc"
代码解释：
Worker类：负责定时任务的执行。在构造函数中设置定时器timer的间隔为 1 秒，并将定时器的timeout信号连接到doWork槽函数。每次定时器超时时，会生成一个带有当前时间的数据，并发送dataUpdated信号到主线程。Controller类：作为主线程的控制器，连接Worker的dataUpdated信号到handleDataUpdated槽函数。当接收到dataUpdated信号时，会在槽函数中处理数据更新操作，并通过updateUI信号发送到主线程。UI类：负责接收Controller发送的updateUI信号，并在updateUI槽函数中实现实际的 UI 更新操作。在这个示例中，简单地打印接收到的数据和线程信息。