Multithreading-Technologien in Qt

Qt bietet viele Klassen und Funktionen für die Arbeit mit Threads. Im Folgenden werden vier verschiedene Ansätze vorgestellt, die Qt-Programmierer verwenden können, um Multithreading-Anwendungen zu implementieren.

QThread: Low-Level-API mit optionalen Ereignisschleifen

QThread ist die Grundlage der gesamten Thread-Kontrolle in Qt. Jede QThread Instanz repräsentiert und kontrolliert einen Thread.

QThread QThread kann entweder direkt instanziiert oder subclassed werden. Die Instanziierung einer QThread bietet eine parallele Ereignisschleife, die es ermöglicht, QObject Slots in einem sekundären Thread aufzurufen. Die Unterklassifizierung eines QThread ermöglicht es der Anwendung, den neuen Thread zu initialisieren, bevor die Ereignisschleife gestartet wird, oder parallelen Code ohne Ereignisschleife auszuführen.

Siehe QThread class reference und die Threading-Beispiele für Demonstrationen zur Verwendung von QThread.

QThreadPool und QRunnable: Wiederverwendung von Threads

Das häufige Erstellen und Zerstören von Threads kann teuer sein. Um diesen Overhead zu reduzieren, können bestehende Threads für neue Aufgaben wiederverwendet werden. QThreadPool ist eine Sammlung von wiederverwendbaren QThreads.

Um Code in einem der Threads von QThreadPool auszuführen, reimplementieren Sie QRunnable::run() und instanziieren Sie die Unterklasse QRunnable. Verwenden Sie QThreadPool::start(), um QRunnable in die Ausführungswarteschlange von QThreadPool zu stellen. Wenn ein Thread verfügbar wird, wird der Code in QRunnable::run() in diesem Thread ausgeführt.

Jede Qt-Anwendung hat einen globalen Thread-Pool, der über QThreadPool::globalInstance() zugänglich ist. Dieser globale Thread-Pool verwaltet automatisch eine optimale Anzahl von Threads, basierend auf der Anzahl der Kerne in der CPU. Ein separates QThreadPool kann jedoch explizit erstellt und verwaltet werden.

Qt Concurrent: Verwendung einer High-Level-API

Das Qt Concurrent Modul bietet High-Level-Funktionen, die sich mit einigen gängigen parallelen Berechnungsmustern befassen: map, filter und reduce. Im Gegensatz zur Verwendung von QThread und QRunnable erfordern diese Funktionen niemals die Verwendung von Low-Level-Threading-Primitiven wie Mutexe oder Semaphoren. Stattdessen geben sie ein QFuture -Objekt zurück, mit dem die Ergebnisse der Funktionen abgerufen werden können, wenn sie fertig sind. QFuture kann auch verwendet werden, um den Berechnungsfortschritt abzufragen und die Berechnung anzuhalten/fortzusetzen/abzubrechen. Der Einfachheit halber ermöglicht QFutureWatcher Interaktionen mit QFutureüber Signale und Slots.

Qt ConcurrentDie Map-, Filter- und Reduce-Algorithmen von verteilen die Berechnungen automatisch auf alle verfügbaren Prozessorkerne, so dass heute geschriebene Anwendungen auch dann noch skalierbar sind, wenn sie später auf einem System mit mehr Kernen eingesetzt werden.

Dieses Modul bietet auch die Funktion QtConcurrent::run(), mit der jede Funktion in einem anderen Thread ausgeführt werden kann. Allerdings unterstützt QtConcurrent::run() nur eine Teilmenge der Funktionen, die den Funktionen map, filter und reduce zur Verfügung stehen. Die Funktion QFuture kann verwendet werden, um den Rückgabewert der Funktion abzurufen und um zu prüfen, ob der Thread läuft. Ein Aufruf von QtConcurrent::run() verwendet jedoch nur einen Thread, kann nicht pausiert/fortgesetzt/abgebrochen werden und kann nicht nach dem Fortschritt abgefragt werden.

Siehe die Qt Concurrent Dokumentation des Moduls für Details zu den einzelnen Funktionen.

WorkerScript: Threading in QML

Mit dem QML-Typ WorkerScript kann JavaScript-Code parallel zum GUI-Thread ausgeführt werden.

Jeder WorkerScript -Instanz kann ein .js -Skript zugeordnet werden. Wenn WorkerScript.sendMessage() aufgerufen wird, wird das Skript in einem separaten Thread (und einem separaten QML context) ausgeführt. Wenn das Skript seine Ausführung beendet hat, kann es eine Antwort an den GUI-Thread zurücksenden, der dann den WorkerScript.onMessage()-Signalhandler aufruft.

Die Verwendung von WorkerScript ist vergleichbar mit der Verwendung eines Workers QObject, der in einen anderen Thread verschoben wurde. Daten werden zwischen Threads über Signale übertragen.

Einzelheiten zur Implementierung des Skripts und eine Liste der Datentypen, die zwischen Threads übertragen werden können, finden Sie in der Dokumentation WorkerScript.

Auswahl eines geeigneten Ansatzes

Wie oben gezeigt, bietet Qt verschiedene Lösungen für die Entwicklung von threaded Anwendungen. Die richtige Lösung für eine bestimmte Anwendung hängt von dem Zweck des neuen Threads und der Lebensdauer des Threads ab. Im Folgenden finden Sie einen Vergleich der Threading-Technologien von Qt, gefolgt von empfohlenen Lösungen für einige Anwendungsbeispiele.

Vergleich der Lösungen

Beispiel für Anwendungsfälle