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一、什么是线程
1、线程
进程:一个正在执行的程序,它是资源分配的最小单位
线程:程序执行的最小单位

进程出现了很多弊端,一是由于进程是资源拥有者,创建、撤消与切换存在较大的时空开销,因此需要引入轻型进程;二是由于对称多处理机(SMP)出现,可以满足多个运行单位,而多个进程并行开销过大。

2、线程的术语
并发是指在同一时刻,只能有一条指令执行,但多个进程指令被快速轮换执行,使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果。 
看起来同时发生

并行是指在同一时刻,有多条指令在多个处理器上同时执行。
真正的同时发生

同步:彼此有依赖关系的调用不应该“同时发生”,而同步就是要阻止那些“同时发生”的事情
异步的概念和同步相对,任何两个彼此独立的操作是异步的,它表明事情独立的发生

3、线程的优势
1)、在多处理器中开发程序的并行性
2)、在等待慢速IO操作时,程序可以执行其他操作,提高并发性
3)、模块化的编程,能更清晰的表达程序中独立事件的关系,结构清晰
4)、占用较少的系统资源

多线程不一定要多处理器
GUI程序中经常会使用多线程技术,一个线程用来响应界面,而其他线程就可以在后台处理冗长的操作
Qt的元对象系统支持不同线程中的对象使用信号和槽机制通信




二、QT多线程
Qt中使用多线程是非常简单的,只要子类话QThread就可以了,在QThread中有一个protected类型的run函数,重写run函数就可以实现多线程。
1、QT线程
Qt中使用多线程是非常简单的,只要子类化QThread,然后重写run函数就可以实现多线程

class MyThread:public Thread
{
public:
 MyThread();
protected:
 void run();
private:
 volatile boolean stopped;
}

run函数是通过线程的start方法启动的,线程还有isRunning方法来判断是否在运行,terminate方法结束线程
 

2、线程同步之信号量
信号量使线程不需要忙碌的等待,是对mutex的一种扩展。使用信号量可以保证两个关键代码不会并发。在进入一段关键代码时,线程必须获取信号量,退出时必须释放。信号量可以同时由多个线程访问。

Qt的信号量QSemaphore类:
acquire()用来获取资源,free()用来释放资源

生产者和消费者的例子,生产者生产的时候需要确保有足够的空间,消费者消费的时候要确保空间里有资源
QSemaphore freeByte(100) 生产有有100个空间
QSemaphore useByte(0)消费者没有资源
producer
{
  freeByte.acquire()
  byte = n
  useByte.release()
}
consumer
{
  useByte.acquire()
  printf byte
  freeByte.release()
}


3、线程同步之条件变量
QWaitCondition允许线程在一定条件下唤醒其他的线程,这样也可以是线程不必忙碌的等待,条件变量要配合互斥量来使用

QMutex mutex; QWaitCondition condition;
condition.wait(&mutex)
condition.wakeAll()
wait函数将互斥量解锁,并在此等待,此函数返回之前会将互斥量重新枷锁。
wakeAll函数会将所有等待该互斥量的线程唤醒
 

4、线程优先级
实际任务可能会让某个线程先运行,那么就需要设置线程优先级。
setPriority函数可以设置线程的优先级,或者在线程启动的时候在start函数传入线程的优先级


三、实例
1、多线程

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  1. #ifndef MYTHREAD_H
  2. #define MYTHREAD_H

  3. #include <QThread>

  4. class MyThread : public QThread
  5. {
  6. Q_OBJECT
  7. public:
  8.     MyThread();
  9.     void stop();
  10.     volatile bool stopped;
  11. protected:
  12.     void run();
  13. };
  14. #endif

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  1. #include "myThread.h"
  2. #include <QtDebug>

  3. MyThread::MyThread()
  4. {
  5.     stopped = false;
  6. }

  7. void MyThread::run()
  8. {
  9.     int i=0;
  10.     while(!stopped)
  11.     {
  12.         qDebug()<<"thread id:"<QThread::currentThreadId()<<":"<<i;
  13.         i++;
  14.         sleep(2);
  15.     }
  16.     stopped = false;
  17. }

  18. void MyThread::stop()
  19. {
  20.     stopped = true;
  21. }

2、信号量

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  1. #ifndef PRODUCER_H
  2. #define PRODUCER_H

  3. #include <QThread>

  4. class Producer : public QThread
  5. {
  6. Q_OBJECT
  7. public:
  8.     Producer();
  9. protected:
  10.     void run();
  11. };

  12. #endif

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  1. #ifndef CONSUMER_H
  2. #define CONSUMER_H

  3. #include <QThread>

  4. class Consumer : public QThread
  5. {
  6. Q_OBJECT
  7. public:
  8.     Consumer();
  9. protected:
  10.     void run();
  11. };

  12. #endif

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  1. #include "producer.h"
  2. #include "consumer.h"
  3. #include <QDebug>
  4. #include <QSemaphore>

  5. #define SIZE 50
  6. QSemaphore freeByte(SIZE);
  7. QSemaphore useByte(0);

  8. Producer::Producer()
  9. {

  10. }
  11. void Producer::run()
  12. {
  13.     for(int i=0; i<SIZE; i++)
  14.     {
  15.         freeByte.acquire();
  16.         qDebug()<<"produer:"<<i;
  17.         useByte.release();
  18.         sleep(1);
  19.     }
  20. }
  21. Consumer::Consumer()
  22. {

  23. }
  24. void Consumer::run()
  25. {
  26.     for(int i=0; i<SIZE; i++)
  27.     {
  28.         useByte.acquire();
  29.         qDebug()<<"consumer:"<<i;
  30.         freeByte.release();
  31.         sleep(2);
  32.     }
  33. }


3、条件变量

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  1. #ifndef THREAD_H
  2. #define THREAD_H

  3. #include<QThread>

  4. class Producer : public QThread
  5. {
  6. Q_OBJECT
  7. public:
  8.     Producer();
  9. protected:
  10.     void run();
  11. };

  12. class Consumer : public QThread
  13. {
  14. Q_OBJECT
  15. public:
  16.     Consumer();
  17. protected:
  18.     void run();
  19. };

  20. #endif

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  1. #include "thread.h"
  2. #include <QDebug>
  3. #include <QMutex>
  4. #include <QWaitCondition>

  5. QMutex mutex;
  6. QWaitCondition empty, full;
  7. int num=0;
  8. int buffer[50];
  9. int useByte=0;


  10. Producer::Producer()
  11. {

  12. }
  13. void Producer::run()
  14. {
  15.     for(int i=0; i<50; i++)
  16.     {
  17.         mutex.lock();
  18.         if(useByte==50)
  19.             empty.wait(&mutex);
  20.         num++;
  21.         buffer[i] = num;
  22.         qDebug()<<"producer:"<<num;
  23.         useByte++;
  24.         full.wakeAll();
  25.         mutex.unlock();
  26.         sleep(1);
  27.     }
  28. }
  29. Consumer::Consumer()
  30. {

  31. }
  32. void Consumer::run()
  33. {
  34.     for(int i=0; i<50; i++)
  35.     {
  36.         mutex.lock();
  37.         if(useByte==0)
  38.             full.wait(&mutex);
  39.         qDebug()<<"consumer"<<buffer[i];
  40.         useByte--;
  41.         empty.wakeAll();
  42.         mutex.unlock();
  43.         sleep(2);
  44.     }
  45. }