QT 4: программирование GUI на С++

В многопоточном приложении графический пользовательский интерфейс выполняется в своем собственном потоке, а обработка осуществляется в одном или в нескольких других потоках. В результате такие приложения способны реагировать на действия пользователя даже при продолжительной обработке. Еще одним преимуществом многопоточной обработки является возможность в многопроцессорных системах одновременно выполнять несколько потоков на разных процессорах, увеличивая производительность.

В данной главе мы сначала продемонстрируем способы создания подкласса QThread и способы применения классов QMutex, QSemaphore и QWaitCondition для синхронизации потоков. Затем мы рассмотрим способы взаимодействия вторичных потоков с главным потоком в ходе цикла обработки событий. Наконец, мы завершим главу обзором классов Qt, объясняя, какие из них могут использоваться во вторичных потоках.

Многопоточная обработка представляет собой обширную тему, которой посвящается много книг. В данной главе предполагается, что вам уже известны принципы многопоточного программирования, поэтому основное внимание уделяется методам разработки многопоточных приложений средствами Qt, а не теме потоков выполнения в целом.

Создание потоков

Обеспечить многопоточную обработку в приложении Qt достаточно просто: мы только создаем подкласс QThread и переопределяем его функцию run. Чтобы показать, как это работает, мы начнем с рассмотрения программного кода очень простого подкласса QThread, который периодически выводит на консоль заданный текст:

01 class Thread : public QThread

02 {

03 Q_OBJECT

04 public:

05 Thread;

06 void setMessage(const QString &message);

07 void stop;

08 protected:

09 void run;

10 private:

11 QString messageStr;

12 volatile bool stopped;

12 };

Класс Thread наследует QThread и переопределяет функцию run. Он содержит две дополнительные функции: setMessage и stop.

Переменная stopped объявляется со спецификатором volatile (изменчивый), поскольку доступ к ней осуществляется из разных потоков, и мы хотим быть уверенными, что всегда получаем ее обновленное значение. Если мы опустим ключевое слово volatile, компилятор может оптимизировать доступ к этой переменной, что, возможно, приведет к получению неправильного результата.

01 Thread::Thread

02 {

03 stopped = false;

04 }

Мы устанавливаем в конструкторе переменную stopped на значение false.

01 void Thread::run

02 {

03 while (!stopped)

04 cerr << qPrintable(messageStr);

05 stopped = false;

06 cerr << endl;

07 }

Функция run вызывается для запуска потока. Пока переменная stopped имеет значение false, эта функция будет выводить на консоль заданное сообщение. Работа потока завершается, когда завершается функция run.

01 void Thread::stop

02 {

03 stopped = true;

04 }

Функция stop устанавливает переменную stopped на значение true, тем самым указывая функции run на необходимость прекращения вывода текстовых сообщений на консоль. Данная функция может вызываться из любого потока в любое время. В нашем примере мы предполагаем, что присваивание значения переменной типа bool является атомарной операцией. Такое предположение является разумным, учитывая, что переменная типа bool может иметь только два состояния. Позже мы рассмотрим в данном разделе способы применения класса QMutex, гарантирующего атомарность операции присваивания значения переменной.

Класс QThread содержит функцию terminate, которая прекращает выполнение потока, если он все еще не завершен. Функцию terminate не рекомендуется применять, поскольку она может остановить поток в произвольной точке и не позволяет потоку выполнить очистку после себя. Всегда надежнее использовать переменную stopped и функцию stop, как мы уже делали здесь.

Рис. 18.1. Приложение Threads.

Теперь мы рассмотрим способы применения класса Thread в небольшом приложении Qt, которое применяет два потока, А и В, не считая главный поток.

01 class ThreadDialog : public QDialog

02 {

03 Q_OBJECT

04 public:

05 ThreadDialog(QWidget *parent = 0);

06 protected:

07 void closeEvent(QCloseEvent *event);

08 private slots:

09 void startOrStopThreadA;