详解PyQt5 GUI 接收UDP数据并动态绘图的过程(多线程间信号传递)

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简介

本攻略将重点介绍如何使用 PyQt5 进行 GUI 开发，并用多线程的方式实现 UDP 数据的接收、实时绘图等功能。攻略中将使用两个示例来说明多线程间信号传递的过程。

示例一：UDP 数据接收

UDP 数据接收示例将介绍如何通过 PyQt5 的多线程机制实现 UDP 数据的接收。首先，我们应该在 main() 函数中创建主窗口，并在主窗口中添加一个文本框来显示 UDP 数据。接着，我们需要使用 QThread 类创建一个新的线程，并在其中启动一个 socket 接收线程来接收数据。在接收到数据后，我们需要使用 PyQt5 的信号机制将数据传递给主线程，并在主线程中将数据显示到文本框中。

以下是示例代码：

from PyQt5.QtCore import QThread, pyqtSignal
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QTextEdit
import socket

class SocketThread(QThread):
    signal_data_received = pyqtSignal(str)

    def __init__(self):
        super().__init__()

    def run(self):
        sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
        sock.bind(('localhost', 7777))
        while True:
            data, addr = sock.recvfrom(1024)
            self.signal_data_received.emit(data.decode())

class MainWindow(QMainWindow):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.setWindowTitle('UDP 数据接收示例')
        self.text_edit = QTextEdit(self)
        self.setCentralWidget(self.text_edit)

        self.thread = SocketThread()
        self.thread.signal_data_received.connect(self.slot_data_received)
        self.thread.start()

    def slot_data_received(self, data):
        self.text_edit.insertPlainText(data)
        self.text_edit.ensureCursorVisible()

if __name__ == '__main__':
    app = QApplication([])
    window = MainWindow()
    window.show()
    app.exec_()

在上面的代码中，我们创建了一个 SocketThread 类来接收 UDP 数据。在这个类中，我们使用了 PyQt5 的 pyqtSignal 对象来定义了一个 signal_data_received 信号，用于传递接收到的数据。接着，在 run() 函数中，我们启动了一个 socket 接收线程，用来接收数据。在接收到数据后，我们使用 emit() 函数将信号 signal_data_received 发送给主线程。在主线程中，我们连接了这个信号到 MainWindow 类中的 slot_data_received() 函数，用于将接收到的数据显示到文本框中。

示例二：动态绘图

动态绘图示例将介绍如何在 PyQt5 中绘制动态曲线图。为了实现这个功能，我们需要分别在主线程和绘图线程中使用 QTimer 定时器来刷新绘图。在主线程中，我们可以使用 matplotlib 创建一个 Figure 对象，并在其中添加一个 axe 对象来绘制曲线图。接着，我们使用 QThread 类创建一个新的线程来运行绘图函数，并在其中使用 PyQt5 的信号机制将绘图数据传递给主线程，用于在绘图曲线上动态显示数据。

以下是示例代码：

from PyQt5.QtCore import QThread, pyqtSignal, QTimer
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow
from PyQt5.QtGui import QBrush, QPen
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

class PlotThread(QThread):
    signal_data_ready = pyqtSignal(list)

    def __init__(self):
        super().__init__()

    def run(self):
        while True:
            data = np.random.randint(0, 100, 50)
            self.signal_data_ready.emit(list(data))
            self.msleep(1000)

class MainWindow(QMainWindow):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.setWindowTitle('动态绘图示例')

        self.fig = plt.figure()
        self.axe = self.fig.add_subplot(111)
        self.axe.set_ylim(0, 100)

        self.timer = QTimer()
        self.timer.timeout.connect(self.slot_update_plot)
        self.timer.start(100)

        self.thread = PlotThread()
        self.thread.signal_data_ready.connect(self.slot_data_ready)
        self.thread.start()

    def slot_update_plot(self):
        self.fig.canvas.draw_idle()

    def slot_data_ready(self, data):
        self.axe.clear()
        self.axe.plot(data, 'o-', color='blue', linewidth=2)
        self.axe.fill_between(range(len(data)), data, 0, alpha=.1, color='red')
        self.axe.grid(True)
        self.axe.set_ylim(0, 100)

if __name__ == '__main__':
    app = QApplication([])
    window = MainWindow()
    window.show()
    app.exec_()

在上面的代码中，我们创建了一个 PlotThread 类来运行绘图函数。在这个类中，我们使用了 PyQt5 的 pyqtSignal 对象来定义了一个 signal_data_ready 信号，用于传递绘图数据。在 run() 函数中，我们定时生成数据并将信号 signal_data_ready 发送给主线程。在主线程中，我们创建了一个 Figure 对象，并在其中添加一个 axe 对象来绘制曲线图。在 slot_update_plot() 函数中，我们使用 QTimer 定时器来刷新绘图。接着，我们连接了 signal_data_ready 信号到 MainWindow 类中的 slot_data_ready() 函数，用于将接收到的数据绘制成新的曲线。在 slot_data_ready() 函数中，我们清空了 axe 对象并绘制新的曲线，同时使用 fill_between() 函数来填充曲线之间的空隙。

总结

通过本攻略的介绍，我们了解了如何使用 PyQt5 进行 GUI 开发，并用多线程的方式实现 UDP 数据的接收、实时绘图等功能。在它们读取相同的存储桶时运行时，这些示例中的两个线程通过 pyqtSignal 信号和槽机制相互通信。同时，我们还通过这些示例学习了一些 PyQt5 的常用组件和定时器、绘图库的使用。