深入理解QT多线程编程

深入理解QT多线程编程攻略

为什么要使用多线程？

在计算机领域中，通常需要同时执行多项任务。而 CPU 在处理任务时，是以时间片的方式轮流分配 CPU 时间给不同的任务，使得多个任务看起来同时在运行。但是，当任务数量增多时， CPU 花费在切换任务上的时间就会变得相当大，导致系统变得缓慢，响应时间变慢。为了解决这个问题，多线程便应运而生。

当一个程序中的任务需要占用大量 CPU 时间，可能会使程序的 UI 响应变得很慢，用户体验会变得很差。使用多线程可以改善这种情况，因为使用多线程可以将这些需要占用大量 CPU 时间的任务从程序的主线程中分离出来，在独立的线程中运行，减轻主线程的负担，提高响应速度。

Qt中多线程的实现

Qt 中多线程的实现主要依靠 QThread 类。QThread 是封装了操作系统的线程接口，可以用来创建线程。在使用 QThread 创建线程之前，需要继承 QThread，然后重写其 run() 方法来实现多线程的逻辑。

以下是一个使用 QThread 的示例：

class MyThread : public QThread
{
public:
    void run() override {
        // 执行多线程的逻辑
        // ...
    }
};

// 创建并启动 MyThread 线程
MyThread thread;
thread.start();

此外，Qt 也提供了 QRunnable 和 QThreadPool 类来管理线程池中的线程。

使用 Qt 实现多线程下载示例

以下是一个使用 Qt 实现多线程下载的示例程序。程序启动后，会同时下载多个文件，并在下载完成后将其保存到本地文件系统中。

class DownloadFileTask : public QObject, public QRunnable
{
    Q_OBJECT
public:
    DownloadFileTask(const QString& url, const QString& destPath) :
        m_url(url), m_destPath(destPath)
    {
    }

    void run() override
    {
        QNetworkAccessManager manager;
        QNetworkReply* reply = manager.get(QNetworkRequest(QUrl(m_url)));
        QEventLoop loop;
        connect(reply, &QNetworkReply::finished, &loop, &QEventLoop::quit);
        loop.exec();
        QFile file(m_destPath);
        file.open(QIODevice::WriteOnly);
        file.write(reply->readAll());
        file.close();
        reply->deleteLater();
        emit finished();
    }

signals:
    void finished();

private:
    QString m_url;
    QString m_destPath;
};

class Downloader : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    Downloader(QObject* parent = nullptr) : QObject(parent)
    {
    }

    void startDownload(const QStringList& urls)
    {
        m_threadPool.setMaxThreadCount(5);
        for (const auto& url : urls) {
            DownloadFileTask* task = new DownloadFileTask(url, QString("downloads/%1").arg(QFileInfo(url).fileName()));
            connect(task, &DownloadFileTask::finished, task, &DownloadFileTask::deleteLater);
            connect(task, &DownloadFileTask::finished, this, &Downloader::onTaskFinished);
            m_threadPool.start(task);
            m_tasks << task;
        }
    }

signals:
    void allTasksFinished();

private slots:
    void onTaskFinished()
    {
        bool allFinished = true;
        for (const auto& task : m_tasks) {
            if (!task->isFinished()) {
                allFinished = false;
                break;
            }
        }
        if (allFinished) {
            emit allTasksFinished();
        }
    }

private:
    QThreadPool m_threadPool;
    QList<DownloadFileTask*> m_tasks;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    Downloader downloader;
    QStringList urls = {
        "https://www.example.com/file1.jpg",
        "https://www.example.com/file2.jpg",
        "https://www.example.com/file3.jpg",
        "https://www.example.com/file4.jpg",
        "https://www.example.com/file5.jpg",
    };
    downloader.startDownload(urls);
    QObject::connect(&downloader, &Downloader::allTasksFinished, &a, &QApplication::quit);
    return a.exec();
}

上述示例程序中，创建了一个 DownloadFileTask 类，用于下载单个文件。同时，还创建了 Downloader 类，用于控制下载多个文件的逻辑。启动程序后，会同时下载多个文件，并在下载完成后将其保存到本地文件系统中。下载时，最大线程数被限制为 5，避免同时下载过多文件导致系统资源耗尽。文件下载完成后，使用信号和槽机制通知 Downloader 类并更新下载进度。