Qt多線程編程中的對象線程與函數執行線程

　　近來用Qt編寫一段多線程的TcpSocket通信程序，被其中Qt中報的幾個warning搞暈了，一會兒是說“Cannot create children for a parent that is in a different thread”，有時候又是“QSocketNotifier: socket notifiers cannot be enabled from another thread”，還經常又Assert failure：Cannot send events toobjects owned by a different thread，從而導致程序崩潰。

    為徹底搞清原因並解決問題，在查閱大量資料和Qt文檔之后，理清了其中的機制，也對多線程編程中的QObject對象創建以及connect執行有更清楚的認識：

    1. 一個對象的線程就是創建該對象時的線程，而不論該對象的定義是保存在那個線程中；

    2. QObject的connect函數有幾種連接方式，

      a) DirectConnection，信號發送后槽函數立即執行，由sender的所在線程執行；

      b) QueuedConnection，信號發送后返回，相關槽函數由receiver所在的線程在返回到事件循環后執行；

      c) 默認使用的是Qt::AutoConnection，當sender和receiver在同一個線程內時，采用DirectConnection的方式，當sender和receiver在不同的線程時，采用QueuedConnection的方式。

    為了更清楚的理解這些問題，在此特編了個小例子說明一下。首先定義一個從QObject繼承的類SomeObject，包含一個信號someSignal和一個成員函數callEmitSignal，此函數用於發送前面的someSignal信號。定義如下：

class SomeObject : public QObject  
{  
    Q_OBJECT  
public:  
    SomeObject(QObject* parent=0) : QObject(parent) {}  
    void callEmitSignal()  // 用於發送信號的函數  
    {  
        emit someSignal();  
    }  
signals:  
    void someSignal();  
};  

 

　　 然后再定義一個從QThread繼承的線程類SubThread，它包含一個SomeObject的對象指針obj，另外有一個slot函數someSolt，定義如下：

class SubThread : public QThread  
{  
    Q_OBJECT  
public:  
    SubThread(QObject* parent=0) : QThread(parent){}  
    virtual ~SubThread()  
    {  
        if (obj!=NULL) delete obj;  
    }  
public slots:  
    // slot function connected to obj's someSignal  
    void someSlot();  
public:  
    SomeObject * obj;  
};  
// slot function connected to obj's someSignal  
void SubThread::someSlot()  
{  
    QString msg;  
    msg.append(this->metaObject()->className());  
    msg.append("::obj's thread is ");  
    if (obj->thread() == qApp->thread())  
    {  
        msg.append("MAIN thread;");  
    }  
    else if (obj->thread() == this)  
    {  
        msg.append("SUB thread;");  
    }  
    else  
    {  
        msg.append("OTHER thread;");  
    }  
    msg.append(" someSlot executed in ");  
    if (QThread::currentThread() == qApp->thread())  
    {  
        msg.append("MAIN thread;");  
    }  
    else if (QThread::currentThread() == this)  
    {  
        msg.append("SUB thread;");  
    }  
    else  
    {  
        msg.append("OTHER thread;");  
    }  
    qDebug() << msg;  
    quit();  
}

 

　　這里someSlot函數主要輸出了obj所在的線程和slot函數執行線程。

　　接着從SubThread又繼承了3個線程類，分別是SubThread1, SubThread2, SubThread3.分別實現線程的run函數。定義如下：

// define sub thread class 1  
class SubThread1 : public SubThread  
{  
    Q_OBJECT  
public:  
    SubThread1(QObject* parent=0);  
    // reimplement run  
    void run();  
};  
class SubThread2 : public SubThread  
{  
    Q_OBJECT  
public:  
    SubThread2(QObject* parent=0);  
    // reimplement run  
    void run();  
};  
class SubThread3 : public SubThread  
{  
    Q_OBJECT  
public:  
    SubThread3(QObject* parent=0);  
    // reimplement run  
    void run();  
};

     在主程序中分別創建3個不同的線程並運行，查看運行結果。

int main(int argc, char *argv[])  
{  
    QCoreApplication a(argc, argv);  
    SubThread1* t1 = new SubThread1(&a); //由主線程創建  
    t1->start();  
    SubThread2* t2 = new SubThread2(&a); //由主線程創建  
    t2->start();  
    SubThread3* t3 = new SubThread3(&a); //由主線程創建  
    t3->start();  
    return a.exec();  
}

 

    下面我們來分析不同寫法的程序，其obj對象所在的線程空間和someSlot函數執行的線程空間分別是怎樣的。

    首先看SubThread1的實現：

////////////////////////////////////////////////////////  
// class SubThread1  
////////////////////////////////////////////////////////  
SubThread1::SubThread1(QObject* parent)  
    : SubThread(parent)  
{  
    obj = new SomeObject();//由主線程創建  
    connect(obj, SIGNAL(someSignal()), this, SLOT(someSlot()));  
}  
// reimplement run  
void SubThread1::run()  
{  
    obj->callEmitSignal();  
    exec();  
}

 

　　可以看到，obj是在構造函數中被創建的，那么創建obj對象的線程也就是創建SubThread1的線程，一般是主線程，而不是SubThread1所代表的線程。同時由於obj和this（即t1）都位於主線程，所以someSlot函數也是由主線程來執行的。

   而在線程SubThread2中，我們把obj對象的創建放到子線程的run函數中，那么obj對象的線程就應該SubThread2代表的線程，即t2，就不再是主線程了。

////////////////////////////////////////////////////////  
// class SubThread2  
////////////////////////////////////////////////////////  
SubThread2::SubThread2(QObject* parent)  
    : SubThread(parent)  
{  
    obj=0;  
}  
// reimplement run  
void SubThread2::run()  
{  
    obj = new SomeObject(); //由當前子線程創建  
    connect(obj, SIGNAL(someSignal()), this, SLOT(someSlot()));  
    obj->callEmitSignal();  
    exec();  
}

 

　　同時，在connect函數中由於obj和this（這里是t2）不是在同一個線程中，因此會采用QueuedConnection的方式，其slot函數由this對象所在的線程即主線程來執行。這里有一個特別容易誤解的地方，就是這個slot函數雖然是子線程SubThread2的一個成員函數，connect操作也是在子線程內完成的，但是該函數的執行卻不在子線程內，而是在主線程內。

  那么如果想讓相應的slot函數在子線程內執行，該如何做呢？在子線程的run函數中創建obj對象的同時，在執行connect時指定連接方式為DirectConnection，這樣就可以使slot函數在子線程中運行，因為DirectConnection的方式始終由sender對象的線程執行。如

////////////////////////////////////////////////////////  
// class SubThread3  
////////////////////////////////////////////////////////  
SubThread3::SubThread3(QObject* parent)  
    : SubThread(parent)  
{  
    obj=0;  
}  
// reimplement run  
void SubThread3::run()  
{  
    obj = new SomeObject();  
    connect(obj, SIGNAL(someSignal()), this, SLOT(someSlot()),  
            Qt::DirectConnection);  
    obj->callEmitSignal();  
    exec();  
}

     最后，該程序的運行結果應該是：

"SubThread1::obj's thread is MAIN thread; someSlot executed in MAIN thread;"   
"SubThread2::obj's thread is SUB thread; someSlot executed in MAIN thread;"   
"SubThread3::obj's thread is SUB thread; someSlot executed in SUB thread;"