Qt 通过继承QObject实现多线程

Qt实现多线程

最简单的多线程示例包含：

• MainWindow：主线程，负责GUI
• Worker：干活的对象
• Worker::resultReady：子线程发出的信号
• QThread：线程控制器

名称	类型	职责	说明
MainWindow	QWidget 子类	图形界面，主线程运行	控制整个应用，接收子线程数据
QThread	Qt线程类	提供线程上下文（事件循环）	不是干活的，是“搬家工人 + 开个房间”
Worker	QObject 子类	真正干活的对象	会被搬进 QThread 管理的线程空间
QObject::moveToThread(QThread*)	方法	把对象“搬”进线程空间	只有 QObject 的子类可以这么搬
QTimer	定时器	定期调用 Worker::timeout()	运行在线程内，不阻塞主线程

• 主线程 = 总公司，负责 UI 显示
• QThread = 新开了一个工厂的“独立办公室”
• Worker = 工人在新办公室干活
• moveToThread = 把工人搬去那边
• 信号/槽 = 发邮件通知主公司，数据干活好了

┌──────────────────┐              ┌──────────────────────┐
│ MainWindow (GUI) │◄────────────┤    Worker::resultReady
│     主线程        │             │        子线程信号       │
└──────────────────┘              └──────────────────────┘
         │                                  ▲
         │                                  │
         ▼                                  │
 ┌────────────┐     moveToThread()     ┌────────────┐
 │  QThread   │◄───────────────────────│  Worker     │
 │ 子线程控制器 │                      │ 干活的对象   │
 └────────────┘                       └────────────┘

Qt多线程中的重要概念是”事件循环“。每个线程可以拥有一个事件循环，通过moveToThread() 把 Worker 放进去，它就“生活在”那个线程中了。

线程中的代码不能够直接访问GUI，会引起线程安全问题。只能通过信号将结果传回主线程。

项目示例

mainwindow.cpp

#include "mainwindow.h"

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
{
    this->setGeometry(0, 0, 800, 480);
    pushButton1 = new QPushButton(this);
    pushButton2 = new QPushButton(this);

    pushButton1->setGeometry(300, 200, 80, 40);
    pushButton2->setGeometry(400, 200, 80, 40);

    pushButton1->setText("开启线程");
    pushButton2->setText("打断线程");

    /* 声明worker实例 */
    worker = new Worker;

    /* 将worker通过movetoThread()绑定至线程管理器 */
    worker->moveToThread(&workerThread);

    /* 线程完成后销毁worker和workerThread */
    connect(&workerThread, SIGNAL(finished()), worker, SLOT(deleteLater()));
    connect(&workerThread, SIGNAL(finished()), &workerThread, SLOT(deleteLater()));

    /* 主线程向worker发送开始信号，worker开始在新线程工作 */
    connect(this, SIGNAL(startWork(QString)), worker, SLOT(doWork1(QString)));

    /* 主线程接收到worker发送来的信号，通知结果已准备好 */
    connect(worker, SIGNAL(resultReady(QString)), this, SLOT(handlerResults(QString)));

    /* 点击按钮开始线程 */
    connect(pushButton1, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(pushButton1Clicked()));

    /* 点击按钮打断线程 */
    connect(pushButton2, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(pushButton2Clicked()));
}

MainWindow::~MainWindow() {
    worker->stopWork();
    workerThread.quit();

    if(workerThread.wait(2000)){
        qDebug() << "线程结束" << Qt::endl;
    }
}

/* 按钮1回调函数 */
void MainWindow::pushButton1Clicked()
{
    const QString str = "正在运行";

    if (!workerThread.isRunning()){
        /* 开启线程 */
        workerThread.start();
    }

    /* 发送信号至线程，通知worker开始工作 */
    emit this->startWork(str);
}

/* 按钮2回调函数 */
void MainWindow::pushButton2Clicked()
{
    if (workerThread.isRunning()){
        /* worker停止工作 */
        worker->stopWork();
    }
}

void MainWindow::handlerResults(const QString & results)
{
    qDebug() << "线程的状态" << results << Qt::endl;
}

整个线程的创建步骤为：

1. 线程对象与Worker对象创建

worker = new Worker;                       // 创建Worker对象
worker->moveToThread(&workerThread);       // 将Worker对象绑定到线程

• Worker对象：负责实际耗时操作的业务逻辑（需继承QObject）。
• moveToThread()：将Worker的事件循环绑定到workerThread线程。此后Worker的槽函数会在新线程中执行。

2. 线程生命周期管理

connect(&workerThread, SIGNAL(finished()), worker, SLOT(deleteLater()));
connect(&workerThread, SIGNAL(finished()), &workerThread, SLOT(deleteLater()));

线程结束时自动清理资源：

• 当线程finished()时，触发worker->deleteLater()，确保Worker对象在事件循环中安全删除。
• 线程自身也通过deleteLater()自动销毁，避免内存泄漏。

3. 信号-槽通信机制
   主线程通知Worker开始工作:

connect(this, SIGNAL(startWork(QString)), worker, SLOT(doWork1(QString)));

• 跨线程通信：通过发射startWork信号，触发Worker的doWork1槽函数。
• 队列连接（Queued Connection）：由于Worker位于不同线程，Qt自动使用队列连接，确保槽函数在目标线程执行。

Worker反馈结果到主线程:

connect(worker, SIGNAL(resultReady(QString)), this, SLOT(handlerResults(QString)));

• 线程安全更新UI：Worker通过信号resultReady传递结果，主线程的handlerResults接收并处理（如更新界面），符合“UI操作必须在主线程”原则。

4. 线程启动与停止
   启动线程:

void MainWindow::pushButton1Clicked() {
    if (!workerThread.isRunning()) {
        workerThread.start();     // 启动线程的事件循环
    }
    emit startWork("正在运行");    // 触发Worker开始工作
}

• start()：启动线程的事件循环，等待处理任务。
• 发射信号：通知Worker在新线程中执行doWork1。

停止线程:

void MainWindow::pushButton2Clicked() {
    if (workerThread.isRunning()) {
        worker->stopWork();      // 请求Worker停止工作
    }
}

MainWindow::~MainWindow() {
    worker->stopWork();          // 停止Worker
    workerThread.quit();         // 结束事件循环
    workerThread.wait(2000);     // 等待线程退出
}

• stopWork()：Worker内部应检查标志（如QAtomicInt）安全退出循环。
• quit() + wait()：优雅终止线程，quit()退出事件循环，wait()阻塞等待线程结束。

5. 线程执行流程

• 用户点击按钮1 → workerThread.start()启动线程。
• 主线程发射startWork信号 → Worker的doWork1在新线程执行。
• Worker处理完成 → 发射resultReady信号 → 主线程更新UI。
• 用户点击按钮2或窗口关闭 → 调用stopWork()终止任务，线程退出并清理资源。