由于每次代码都是在原有程序上修改，因此除了新建项目，不然一般会在学完后统一展示代码。
提示：具体项目创建流程和注意事项见QT 学习笔记（一）
提示：具体项目准备工作和细节讲解见QT 学习笔记（二）

一、多线程简介

1. 基础知识

• （1） 进程是操作系统结构的基础；是一个正在执行的程序；计算机中正在运行的程序实例；可以分配给处理器并由处理器执行的一个实体；由单一顺序的执行显示，一个当前状态和一组相关的系统资源所描述的活动单元。
• （2） 线程是程序中一个单一的顺序控制流程。是程序执行流的最小单元。另外，线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤消另一个线程，同一进程中的多个线程之间可以并发执行。由于线程之间的相互制约，致使线程在运行中呈现出间断性。线程也有就绪、阻塞和运行三种基本状态。每一个程序都至少有一个线程，若程序只有一个线程，那就是程序本身。
• （3） 多线程是在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作。

2. 多线程的优缺点及注意事项

• 通常情况下，应用程序都是在一个线程中执行操作。但是，当调用一个耗时操作（例如，大批量 I/O 或大量矩阵变换等 CPU 密集操作）时，用户界面常常会冻结。而使用多线程可以解决这一问题。
• 多线程程序有以下几个优点：
• （1） 提高应用程序响应速度。这对于图形界面开发的程序尤为重要，当一个操作耗时很长时，整个系统都会等待这个操作，程序就不能响应键盘、鼠标、菜单等操作，而使用多线程技术可将耗时长的操作置于一个新的线程，避免以上问题。
• （2） 使多 CPU 系统更加有效。当前线程数不大于 CPU 数目时，操作系统可以调度不同的线程运行于不同的 CPU 上。
• （3） 改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程，成为独立或半独立的运行部分，这样有利于代码的理解和维护。
• （4） 和进程相比，线程是一种非常花销小，切换快的多任务操作方式。运行于一个进程中的多个线程，它们彼此之间使用相同的地址空间，共享大部分数据，启动一个线程所花费的空间远远小于启动一个进程所花费的空间，而且，线程间彼此切换所需的时间也远远小于进程间切换所需要的时间。
• （5） 线程间方便的通信机制。对不同进程来说，它们具有独立的数据空间，要进行数据的传递只能通过通信的方式进行，这种方式不仅费时，而且很不方便。线程则不然，由于同一进程下的线程之间共享数据空间，所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用，这不仅快捷，而且方便。
• 多线程程序有以下几个缺点：
• （1） 多线程程序的行为无法预期，当多次执行程序时，每一次的结果都可能不同。
• （2） 多线程的执行顺序无法保证，它与操作系统的调度策略和线程优先级等因素有关。
• （3） 多线程的切换可能发生在任何时刻、任何地点。
• （4） 多线程对代码的敏感度高，对代码的细微修改都可能产生意想不到的结果。
• 多线程使用过程中注意事项：
• （1） 线程不能操作 ui 对象（从 QWidget 直接或间接派生的窗口对象）
• （2） 需要移动到子线程中处理的模块类，创建的对象的时候不能指定父对象。

二、多线程详解

• 生成一个新的项目，具体步骤过程见提示。
• 在生成新项目的过程中，我们选择基类为 QWidget ，这是因为 QWidget 当中比较干净，不存在别的东西，而 QMainWindow 虽然也可以实现，但其中存在工具栏，菜单栏，核心控件等东西，比较复杂。

1. 背景案例

• 在 QT 中使用 QThread 来管理线程。下面来看一个简单的例子:
• 首先，我们在 ui 界面布置出所需要的窗口界面，包含一个 Display Widgets 当中的 LCD Number，并将其放大，这里需要注意的是，LCD Number 是有范围限定的，是 5 位，超过 5 位的数字就无法显示，一个按钮，用以启动 LCD Number。具体界面布局如下图所示。

• 在整个过程当中，需要使用到定时器 QTimer。因此，先进行头文件的编写和变量的声明。在实现的过程当中不选择使用 Lambda 表达式，使用传统的槽函数（定时器的槽函数没有参数和返回值）进行功能的实现。
• 定时器 QTimer 功能完成后，在程序界面对按钮进行转到槽函数操作，并通过按钮完成定时器 QTimer 的启动。
• 当我们完成代码的编写后，点击启动按钮。此时，ui 界面会无法操作，LCD Number 没有任何变化，具体实现现象如下图所示。

• 使用 QThread 中的 sleep 函数，让程序等待 5s，我们现在目前只有一个主线程，所以在点击按钮之后会造成定时器虽然设置了，但是 LCD Number 的显示数字是不会改变的，因为 sleep 了 5s 所以说需要等 5s 之后才会开始变化。
• 如果 sleep 换成一个数据处理的函数时候，在数据处理函数执行的这段时间，其余的程序无法运行，会造成窗口卡住，无响应等问题，影响他人的正常使用。

2. 通过多线程对背景案例进行优化

• 我们的主界面有一个用于显示时间的 LCD Number 数字面板还有一个用于启动任务的按钮。
• 程序的目的是用户点击按钮，开始一个非常耗时的运算（程序中我们以程序界面睡眠 5s 来替代这个非常耗时的工作，在真实的程序中，这可能是一个网络访问，可能是需要复制一个很大的文件或者其它任务）。
• 同时 LCD Number 开始显示逝去的毫秒数。毫秒数通过一个定时器 QTimer 进行更新。计算完成后，计时器停止。
• 背景案例当中的是一个很简单的应用，也看不出有任何问题。但是当我们开始运行程序时，问题就来了：点击按钮之后，程序界面直接停止响应，直到结束后才开始重新更新。
• 通过这个问题，我们决定这里使用多线程进行解决。这是因为 QT 中所有界面都是在 ui 线程中（也被称为主线程，就是执行了 QApplication::exec() 的线程），在这个线程中执行耗时的操作（，就会阻塞 ui 线程，从而让界面停止响应。
• 所以，为了避免这一问题，我们要使用 QThread 开启一个新的线程。
• 具体多线程的创建使用有如下两种方法。

3. 方法一：多线程的创建使用（QT 4.7 以前）

• 方法一这里直接在背景案例的基础上进行修改。

3.1 方法一的创建步骤

• （1） 自定义一个类，继承于 QThread，并且只有一个线程处理函数(和主线程不再同一个线程),这个线程处理函数就是重写父类中的 run 函数。
• （2） 线程处理函数里面写入需要执行的复杂数据处理。
• （3） 启动线程不能直接调用 run 函数，需要使用对象来调用 start 函数实现线程启动。
• （4） 线程处理函数执行结束后可以定义一个信号来告诉主线程。
• （5） 最后关闭线程。

3.2 方法一的具体实现及实现代码

• 这里我们对背景案例进行优化，由多线程的创建步骤可知，需要添加一个 C++ 文件和类。

• 基类选择 QObject，这里注意千万不要选成 QWidget，因为我们的线程并不是控件。

• 在新建完成后，由于我们是要新建一个线程，也就是 QThread。在此，我们对刚刚生成的 QObject 进行修改，将其改为 QThread。
• 由于线程号是有限的，因此当我们使用完线程号后要及时关闭线程。
• 在完成上述准备工作和代码编写后，具体实现现象和实现代码如下所示。
• （1） 实现现象
• 按下按钮 start 后，开始计时，至于为什么是在 45 的时候停止的，是由于中间过程启动时间导致的。

• 在完成计时后，输出 it is over。

• （2） 主窗口头文件 widget.h

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H#include <QWidget>
#include <QTimer> //定时器头文件
#include "mythread.h" //线程头文件namespace Ui {
class Widget;
}class Widget : public QWidget
{Q_OBJECTpublic:explicit Widget(QWidget *parent = nullptr);~Widget();void dealtimeout(); //定时器槽函数void dealDone(); //线程结束槽函数void stopthread(); //停止线程槽函数private slots:void on_pushButton_clicked();private:Ui::Widget *ui;QTimer *mytimer; //声明变量mythread *thread; //线程对象
};#endif // WIDGET_H

• （3） 主窗口源文件 widget.cpp

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QThread>
#include <QDebug>Widget::Widget(QWidget *parent) :QWidget(parent),ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);mytimer = new QTimer(this);//只要定时器启动，自动触发timeout信号connect(mytimer,&QTimer::timeout,this,&Widget::dealtimeout);//分配空间，指定父对象thread = new mythread(this);connect(thread,&mythread::isDone,this,&Widget::dealDone);//当按窗口右上角关闭按钮X时，窗口触发destroyed()信号connect(this,&mythread::destroyed,this,&Widget::stopthread);
}void Widget::stopthread()
{//停止线程thread->quit();//等待线程完成当前工作thread->wait();
}void Widget::dealDone()
{qDebug() << "it is over";mytimer->stop(); //关闭定时器
}void Widget::dealtimeout()
{static int i = 0;i++;//设定LCD的值ui->lcdNumber->display(i);}Widget::~Widget()
{delete ui;
}void Widget::on_pushButton_clicked()
{if(mytimer->isActive() == false){//如果定时器没有工作mytimer->start(100);}//启动线程，处理数据thread->start();
}

• （4） 子线程头文件 mythread.h

#ifndef MYTHREAD_H
#define MYTHREAD_H#include <QThread>//自定义一个类重写线程处理函数
class mythread : public QThread
{Q_OBJECT
public:explicit mythread(QObject *parent = nullptr);protected://QThread的虚函数//线程处理函数//不能直接调用，通过start间接调用void run();signals://自定义一个线程处理函数指向完成后的一个信号void isDone();public slots:
};#endif // MYTHREAD_H

• （5） 子线程源文件 mythread.cpp

#include "mythread.h"mythread::mythread(QObject *parent) : QThread(parent)
{}void mythread::run()
{//非常复杂的数据处理//需要耗时5sQThread::sleep(5);emit isDone();
}

4. 方法二：多线程的创建使用（QT 4.7 及以后）

• 生成一个新的项目，具体步骤过程见提示。
• 在生成新项目的过程中，我们选择基类为 QWidget ，这是因为 QWidget 当中比较干净，不存在别的东西，而 QMainWindow 虽然也可以实现，但其中存在工具栏，菜单栏，核心控件等东西，比较复杂。
• 此方法比方法一更为复杂一些。

4.1 方法二的创建步骤

• （1） 自定义一个类，只需要继承 QObject 即可，并且线程处理函数名字随便取，但是也只有一个线程处理函数。
• （2） 创建一个自定义线程类的对象，不能指定父对象。
• （3） 创建一个 QThread 类的对象，可以指定父对象。
• （4） 将自定义线程对象加入到 QThread 类的对象，使用。
• （5） 启动线程的时候要注意：启动 QThread 类的对象线程，调用 start 函数只是启动了线程，但是没有开启线程处理函数，线程处理函数的开启需要用到信号槽机制。
• （6） 关闭线程。

4.2 方法二的具体实现

• 其主要特点就是利用 QT 的事件驱动特性，将需要在次线程中处理的业务放在独立的模块（类）中，由主线程创建完该对象后，将其移交给指定的线程，且可以将多个类似的对象移交给同一个线程。
• 首先，我们在 ui 界面布置出所需要的窗口界面，包含一个 Display Widgets 当中的 LCD Number，并将其放大，两个按钮，用以启动和停止 LCD Number。具体界面布局如下图所示。

• 这里我们对背景案例进行优化，由多线程的创建步骤可知，需要添加一个 C++ 文件和类。

• 基类选择 QObject，这里注意千万不要选成 QWidget，因为我们的线程并不是控件。

• 在新建完成后，不同于方法一，它本身就是继承父类，因此，不需要将 QObject 修改为 QThread。
• 由于线程号是有限的，因此当我们使用完线程号后要及时关闭线程。
• 如果我们要是有信号和槽，必须有如下图所示的宏。

• 我们每隔 1s 发送一个信号，通过设置一个 while(1) 死循环，在其中调用 QThread 的 sleep 函数，每睡眠 1s 之后调用信号，如此往复。
• 然后，在 ui 界面通过按钮 start 进行转到槽操作，启动定时器，由于我们每隔 1s 钟会发送一个信号，因此我们对这些信号进行处理，表明定时器已经正常启动。
• 这里需要注意的是不能直接调用线程处理函数，直接调用线程处理函数会导致，线程处理函数和主线程在同一个线程。
• start() 函数只是启动了线程，但是没有开启线程处理函数，线程处理函数的开启需要用到信号槽机制。
• 完成启动定时器按钮的编写后，运行程序，点击按钮 start，每隔 1s 定时器计数加一，同时发送一个子线程号，具体实现现象如下图所示。

• 然后，在 ui 界面通过按钮 close 进行转到槽操作，停止定时器，并回收线程资源（线程号是有限的）。
• 正常的关闭线程是使用 quit() 函数，但该函数比较温柔，会让线程先完成当前工作再停止，由于我们这里是 while(1) 的死循环，因此，这种关闭线程的方法是不可取的。
• 完成关闭定时器按钮的编写后，运行程序，当我们点击按钮 close 后，定时器会立刻停止工作，同时子线程号也不再发送，具体实现现象如下图所示。

• 此时，当我们关闭 ui 界面时，会出现 QThread: Destroyed while thread is still running，表明我们的线程仍在继续工作，因此，我们通过信号和槽函数对这种现象进行修改。
• 知识点补充：关于 QObject 类的 connect函数第五个参数（只在多线程当中才有意义），连接类型有自动，直接和队列三种。
• （1） 自动连接（AutoConnection），默认的连接方式。
• 如果信号与槽，也就是发送者与接受者在同一线程，等同于直接连接；
• 如果发送者与接受者处在不同线程，等同于队列连接。
• （2） 直接连接（DirectConnection）
• 当信号发射时，槽函数立即直接调用。
• 无论槽函数所属对象在哪个线程，槽函数总在发送者所在线程执行。
• （3） 队列连接（QueuedConnection）
  当控制权回到接受者所在线程的事件循环时，槽函数被调用。槽函数在接受者所在线程执行。
• 知识点补充：总结如下。
• 队列连接：槽函数在接受者所在线程执行。
• 直接连接：槽函数在发送者所在线程执行。
• 自动连接：二者不在同一线程时，等同于队列连接

4.3 方法二的实现代码

• （1） 主窗口头文件 widget.h

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H#include <QWidget>
#include <QThread>
#include "mythread.h"namespace Ui {
class Widget;
}class Widget : public QWidget
{Q_OBJECTpublic:explicit Widget(QWidget *parent = nullptr);~Widget();void dealsignal(); //处理信号槽函数signals:void startthread(); //启动子线程的信号void dealclose();private slots:void on_pushButtonstart_clicked();void on_pushButton_2_clicked();private:Ui::Widget *ui;    mythread *myt;    QThread *thread;
};#endif // WIDGET_H

• （2） 主窗口源文件 widget.cpp

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QDebug>Widget::Widget(QWidget *parent) :QWidget(parent),ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);//动态分配空间，不能指定父对象myt = new mythread;//创建子线程，指定父对象thread = new QThread(this);//把自定义的线程加入到子线程中myt->moveToThread(thread);connect(myt,&mythread::mysignal,this,&Widget::dealsignal);qDebug() << "主线程号：" << QThread::currentThread();connect(this,&Widget::startthread,myt,&mythread::mytimeout);connect(this,&Widget::destroyed,this,&Widget::dealclose);//线程处理函数内部，不允许操作图形界面
}Widget::~Widget()
{delete ui;
}void Widget::on_pushButtonstart_clicked()
{if(thread->isRunning() == true){return;}//启动线程，但是没有启动线程处理函数thread->start();myt->setflag(false);//不能直接调用线程处理函数//直接调用线程处理函数会导致，线程处理函数和主线程在同一个线程//只能通过 signal - slot 方式调用emit startthread();
}void Widget::dealsignal()
{static int i = 0;i++;ui->lcdNumber->display(i);
}void Widget::on_pushButton_2_clicked()
{if(thread->isRunning() == false){return;}myt->setflag(true);thread->quit();thread->wait();
}void Widget::dealclose()
{myt->setflag(true);thread->quit();thread->wait();   
}

• （3） 子线程头文件 mythread.h

#ifndef MYTHREAD_H
#define MYTHREAD_H#include <QObject>class mythread : public QObject
{Q_OBJECT
public:explicit mythread(QObject *parent = nullptr);//线程处理函数void mytimeout();void setflag(bool flag = true); //isstop函数的外部接口signals:void mysignal();public slots:private:bool isstop;
};#endif // MYTHREAD_H

• （4） 子线程源文件 mythread.cpp

#include "mythread.h"
#include <QThread>
#include <QDebug>mythread::mythread(QObject *parent) : QObject(parent)
{isstop = false;
}void mythread::mytimeout()
{while(isstop == false){QThread::sleep(1);emit mysignal();qDebug() << "子线程号：" << QThread::currentThread();if(true == isstop){break;}}
}void mythread::setflag(bool flag)
{isstop = flag;
}