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導(dǎo)語(yǔ)

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在前面的幾節(jié)內(nèi)容中講解了Qt網(wǎng)絡(luò)編程的一些基本內(nèi)容，這一節(jié)來(lái)看一下在Qt中進(jìn)程和線(xiàn)程的基本應(yīng)用。
環(huán)境：Windows Xp + Qt 4.8.5+Qt Creator2.8.0


目錄

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一、進(jìn)程 二、線(xiàn)程


正文

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一、進(jìn)程 ? ??在設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用程序時(shí)，有時(shí)不希望將一個(gè)不太相關(guān)的功能集成到程序中，或者是因?yàn)樵摴δ芘c當(dāng)前設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序聯(lián)系不大，或者是因?yàn)樵摴δ芤呀?jīng)可以使用現(xiàn)成的程序很好的實(shí)現(xiàn)了，這時(shí)就可以在當(dāng)前的應(yīng)用程序中調(diào)用外部的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能，這就會(huì)使用到進(jìn)程。Qt應(yīng)用程序可以很容易的啟動(dòng)一個(gè)外部應(yīng)用程序，而且Qt也提供了在多種進(jìn)程間通信的方法。 ? ? Qt的QProcess類(lèi)用來(lái)啟動(dòng)一個(gè)外部程序并與其進(jìn)行通信。下面我們來(lái)看一下怎么在Qt代碼中啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程。
1.首先創(chuàng)建QtGui應(yīng)用。 工程名稱(chēng)為“myProcess”，其他選項(xiàng)保持默認(rèn)即可。
2.然后設(shè)計(jì)界面。 在設(shè)計(jì)模式往界面上拖入一個(gè)Push Button部件，修改其顯示文本為“啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程”。
3.修改槽。 在按鈕上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，轉(zhuǎn)到其clicked()信號(hào)對(duì)應(yīng)的槽，更改如下： void?MainWindow::on_pushButton_clicked() { ? ???myProcess.start("notepad.exe"); }
4.進(jìn)入mainwindow.h文件添加代碼。 先添加頭文件包含：#include ，然后添加私有對(duì)象定義：QProcess myProcess;
5.運(yùn)行程序。 當(dāng)單擊界面上的按鈕時(shí)就會(huì)彈出一個(gè)記事本程序。
這里我們使用QProcess對(duì)象運(yùn)行了Windows系統(tǒng)下的記事本程序（即notepad.exe程序），因?yàn)樵摮绦蛟谙到y(tǒng)目錄中，所以這里不需要指定其路徑。大家也可以運(yùn)行其他任何的程序，只需要指定其具體路徑即可。我們看到，可以使用start()來(lái)啟動(dòng)一個(gè)程序，有時(shí)啟動(dòng)一個(gè)程序時(shí)需要指定啟動(dòng)參數(shù)，這種情況在命令行啟動(dòng)程序時(shí)是很常見(jiàn)的，下面來(lái)看一個(gè)例子，還在前面的例子的基礎(chǔ)上進(jìn)行更改。
1.在mainwindow.h文件中添加代碼。 添加私有槽： private?slots: ? ??void?showResult();
2.在mainwindow.cpp文件中添加代碼。
（1）先添加頭文件包含：#include ，然后在構(gòu)造函數(shù)中添加如下代碼： connect(&myProcess,SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(showResult()));
（2）然后添加showResult()槽的定義： void?MainWindow::showResult() { ? ??qDebug() << "showResult: " << endl ? ?? ?? ?? ?< （3）最后將前面按鈕的單擊信號(hào)對(duì)應(yīng)的槽更改為： void?MainWindow::on_pushButton_clicked() { ? ??QString?program?=?"cmd.exe"; ? ??QStringList?arguments; ? ??arguments?< 3.?為了確?？梢燥@示輸出的中文字符，在main.cpp文件中添加代碼。 先添加頭文件包含#include ，然后在main()函數(shù)第一行代碼下面，添加如下一行代碼： QTextCodec::setCodecForCStrings(QTextCodec::codecForLocale());
4.運(yùn)行程序。 按下界面上的按鈕，會(huì)在Qt Creator中的應(yīng)用程序輸出欄中輸出命令的執(zhí)行結(jié)果。 ? ??對(duì)于Qt中進(jìn)程進(jìn)一步的使用可以參考QProcess類(lèi)的幫助文檔。在Qt中還提供了多種進(jìn)程間通信的方法，大家可以在Qt幫助中查看Inter-ProcessCommunication in Qt關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的文檔。

二、線(xiàn)程 ? ? Qt提供了對(duì)線(xiàn)程的支持，這包括一組與平臺(tái)無(wú)關(guān)的線(xiàn)程類(lèi)，一個(gè)線(xiàn)程安全的發(fā)送事件的方式，以及跨線(xiàn)程的信號(hào)-槽的關(guān)聯(lián)。這些使得可以很容易的開(kāi)發(fā)可移植的多線(xiàn)程Qt應(yīng)用程序，可以充分利用多處理器的機(jī)器。多線(xiàn)程編程也可以有效的解決在不凍結(jié)一個(gè)應(yīng)用程序的用戶(hù)界面的情況下執(zhí)行一個(gè)耗時(shí)的操作的問(wèn)題。關(guān)于線(xiàn)程的內(nèi)容，大家可以在Qt幫助中參考Thread Support in Qt關(guān)鍵字。
（一）啟動(dòng)一個(gè)線(xiàn)程 ? ? Qt中的QThread類(lèi)提供了平臺(tái)無(wú)關(guān)的線(xiàn)程。一個(gè)QThread代表了一個(gè)在應(yīng)用程序中可以獨(dú)立控制的線(xiàn)程，它與進(jìn)程中的其他線(xiàn)程分享數(shù)據(jù)，但是是獨(dú)立執(zhí)行的。相對(duì)于一般的程序都是從main()函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行，QThread從run()函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行。默認(rèn)的，run()通過(guò)調(diào)用exec()來(lái)開(kāi)啟事件循環(huán)。要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)線(xiàn)程，需要子類(lèi)化QThread并且重新實(shí)現(xiàn)run()函數(shù)。 ? ??每一個(gè)線(xiàn)程可以有自己的事件循環(huán)，可以通過(guò)調(diào)用exec()函數(shù)來(lái)啟動(dòng)事件循環(huán)，可以通過(guò)調(diào)用exit()或者quit()來(lái)停止事件循環(huán)。在一個(gè)線(xiàn)程中擁有一個(gè)事件循環(huán)，可以使它能夠關(guān)聯(lián)其他線(xiàn)程中的信號(hào)到本線(xiàn)程的槽上，這使用了隊(duì)列關(guān)聯(lián)機(jī)制，就是在使用connect()函數(shù)進(jìn)行信號(hào)和槽的關(guān)聯(lián)時(shí)，將Qt::ConnectionType類(lèi)型的參數(shù)指定為Qt::QueuedConnection。擁有事件循環(huán)還可以使該線(xiàn)程能過(guò)使用需要事件循環(huán)的類(lèi)，比如QTimer和QTcpSocket類(lèi)等。注意，在線(xiàn)程中是無(wú)法使用任何的部件類(lèi)的。 ? ??下面來(lái)看一個(gè)在圖形界面程序中啟動(dòng)一個(gè)線(xiàn)程的例子，在界面上有兩個(gè)按鈕，一個(gè)用于開(kāi)啟一個(gè)線(xiàn)程，一個(gè)用于關(guān)閉該線(xiàn)程。
1.創(chuàng)建項(xiàng)目。 ? ? 新建Qt Gui應(yīng)用，名稱(chēng)為“myThread”，類(lèi)名為“Dialog”，基類(lèi)選擇QDialog。
2.設(shè)計(jì)界面。 ? ??完成項(xiàng)目創(chuàng)建后進(jìn)入設(shè)計(jì)模式，向界面中放入兩個(gè)Push Button按鈕，將第一個(gè)按鈕的顯示文本更改為“啟動(dòng)線(xiàn)程”，將其objectName屬性更改為startButton；將第二個(gè)按鈕的顯示文本更改為“終止線(xiàn)程”，將其objectName屬性更改為stopButton，將其enabled屬性取消選中。
3.添加自定義線(xiàn)程類(lèi)。 ? ??向項(xiàng)目中添加新的C++類(lèi)，類(lèi)名設(shè)置為“MyThread”，基類(lèi)設(shè)置為“QThread”，類(lèi)型信息選擇“繼承自QObject”。完成后進(jìn)入mythread.h文件，先添加一個(gè)公有函數(shù)聲明： void stop(); 然后再添加一個(gè)函數(shù)聲明和一個(gè)變量的定義： protected: ? ? void?run(); private: ? ? volatile bool stopped; ? ??這里stopped變量使用了volatile關(guān)鍵字，這樣可以使它在任何時(shí)候都保持最新的值，從而可以避免在多個(gè)線(xiàn)程中訪問(wèn)它時(shí)出錯(cuò)。然后進(jìn)入mythread.cpp文件中，先添加頭文件#include ，然后在構(gòu)造函數(shù)中添加如下代碼： stopped = false; ? ? 這里將stopped變量初始化為false。下面添加run()函數(shù)的定義： void MyThread::run() { ? ? qreal i = 0; ? ? while (!stopped) ? ?? ???qDebug() << QString("in MyThread: %1").arg(i++); ? ? stopped = false; } ? ??這里一直判斷stopped變量的值，只要它為false，那么就一直打印字符串。下面添加stop()函數(shù)的定義： void MyThread::stop() { ? ? stopped = true; } ? ??在stop()函數(shù)中將stopped變量設(shè)置為了true，這樣便可以結(jié)束run()函數(shù)中的循環(huán)，從而從run()函數(shù)中退出，這樣整個(gè)線(xiàn)程也就結(jié)束了。這里使用了stopped變量來(lái)實(shí)現(xiàn)了進(jìn)程的終止，并沒(méi)有使用危險(xiǎn)的terminate()函數(shù)。
4.在Dialog類(lèi)中使用自定義的線(xiàn)程。 先到dialog.h文件中，添加頭文件包含： #include "mythread.h" ? ??然后添加私有對(duì)象的定義： MyThread thread; ? ? 下面到設(shè)計(jì)模式，分別進(jìn)入兩個(gè)按鈕的單擊信號(hào)對(duì)應(yīng)的槽，更改如下：
// 啟動(dòng)線(xiàn)程按鈕 void Dialog::on_startButton_clicked() { ? ? thread.start(); ? ? ui->startButton->setEnabled(false); ? ? ui->stopButton->setEnabled(true); }
// 終止線(xiàn)程按鈕 void Dialog::on_stopButton_clicked() { ? ? if (thread.isRunning()) { ? ?? ???thread.stop(); ? ?? ???ui->startButton->setEnabled(true); ? ?? ???ui->stopButton->setEnabled(false); ? ? } } ? ??在啟動(dòng)線(xiàn)程時(shí)調(diào)用了start()函數(shù)，然后設(shè)置了兩個(gè)按鈕的狀態(tài)。在終止線(xiàn)程時(shí)，先使用isRunning()來(lái)判斷線(xiàn)程是否在運(yùn)行，如果是，則調(diào)用stop()函數(shù)來(lái)終止線(xiàn)程，并且更改兩個(gè)按鈕的狀態(tài)?，F(xiàn)在運(yùn)行程序，按下“啟動(dòng)線(xiàn)程”按鈕，查看應(yīng)用程序輸出欄的輸出，然后再按下“終止線(xiàn)程”按鈕，可以看到已經(jīng)停止輸出了。 ? ??下面我們接著來(lái)優(yōu)化這個(gè)程序，通過(guò)信號(hào)和槽來(lái)將子線(xiàn)程中的字符串顯示到主界面上。
1.在mythread.h文件中添加信號(hào)的定義： signals: void stringChanged(const QString &);
2.然后到mythread.cpp文件中更改run()函數(shù)的定義： void?MyThread::run() { ? ??long?int?i?=?0; ? ??while?(!stopped)?{ ? ?? ??QString?str?=?QString("in?MyThread:?%1").arg(i); ? ?? ??emit?stringChanged(str); ? ?? ??msleep(1000); ? ?? ??i++; ? ??} ? ??stopped?=?false; } 這里每隔1秒就發(fā)射一次信號(hào)，里面包含了生成的字符串。
3.到dialog.h文件中添加槽聲明： private?slots: ? ??void?changeString(const?QString?&);
4.打開(kāi)dialog.ui，然后向主界面上拖入一個(gè)Label標(biāo)簽部件。
5.到dialog.cpp文件中，在構(gòu)造函數(shù)里面添加信號(hào)和槽的關(guān)聯(lián)： //?關(guān)聯(lián)線(xiàn)程中的信號(hào)和本類(lèi)中的槽 connect(&thread,?SIGNAL(stringChanged(QString)), this, SLOT(changeString(QString)));
6.然后添加槽的定義： void?Dialog::changeString(const?QString?&str) { ? ??ui->label->setText(str); } ? ??這里就是將子線(xiàn)程發(fā)送過(guò)來(lái)的字符串顯示到主界面上?，F(xiàn)在可以運(yùn)行程序，查看效果了。

（二）線(xiàn)程同步 ? ? Qt中的QMutex、QReadWriteLock、QSemaphore和QWaitCondition類(lèi)提供了同步線(xiàn)程的方法。雖然使用線(xiàn)程的思想是多個(gè)線(xiàn)程可以盡可能的并發(fā)執(zhí)行，但是總有一些時(shí)刻，一些線(xiàn)程必須停止來(lái)等待其他線(xiàn)程。例如，如果兩個(gè)線(xiàn)程嘗試同時(shí)訪問(wèn)相同的全局變量，結(jié)果通常是不確定的。QMutex提供了一個(gè)互斥鎖（mutex）；QReadWriteLock即讀-寫(xiě)鎖；QSemaphore即信號(hào)量；QWaitCondition即條件變量。
（三）可重入與線(xiàn)程安全 在查看Qt的幫助文檔時(shí)，在很多類(lèi)的開(kāi)始都寫(xiě)著“All functions in this class are reentrant”，或者“All functions in this class are thread-safe”。在Qt文檔中，術(shù)語(yǔ)“可重入（reentrant）”和“線(xiàn)程安全（thread-safe）”用來(lái)標(biāo)記類(lèi)和函數(shù)，來(lái)表明怎樣在多線(xiàn)程應(yīng)用程序中使用它們： 一個(gè)線(xiàn)程安全的函數(shù)可以同時(shí)被多個(gè)線(xiàn)程調(diào)用，即便是這些調(diào)用使用了共享數(shù)據(jù)。因?yàn)樵摴蚕頂?shù)據(jù)的所有實(shí)例都被序列化了。 一個(gè)可重入的函數(shù)也可以同時(shí)被多個(gè)線(xiàn)程調(diào)用，但是只能是在每個(gè)調(diào)用使用自己的數(shù)據(jù)時(shí)。

結(jié)語(yǔ)

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最后要注意的是，使用線(xiàn)程是很容易出現(xiàn)問(wèn)題的，比如無(wú)法在主線(xiàn)程以外的線(xiàn)程中使用GUI類(lèi)的問(wèn)題（可以簡(jiǎn)單的通過(guò)這樣的方式來(lái)解決：將一些非常耗時(shí)的操作放在一個(gè)單獨(dú)的工作線(xiàn)程中來(lái)進(jìn)行，等該工作線(xiàn)程完成后將結(jié)果返回給主線(xiàn)程，最后由主線(xiàn)程將結(jié)果顯示到屏幕上）。大家應(yīng)該謹(jǐn)慎的使用線(xiàn)程。