Qt의 멀티스레딩 기술
Qt는 스레드 작업을 위한 많은 클래스와 함수를 제공합니다. 다음은 Qt 프로그래머가 멀티스레드 응용 프로그램을 구현하는 데 사용할 수 있는 네 가지 접근 방식입니다.
QThread: 이벤트 루프 옵션이 있는 저수준 API
QThread 는 Qt의 모든 스레드 제어의 기초입니다. 각 QThread 인스턴스는 하나의 스레드를 나타내고 제어합니다.
QThread 인스턴스는 직접 인스턴스화하거나 서브클래싱할 수 있습니다. QThread 인스턴스화는 병렬 이벤트 루프를 제공하여 QObject 슬롯을 보조 스레드에서 호출할 수 있도록 합니다. QThread 을 서브클래싱하면 애플리케이션이 이벤트 루프를 시작하기 전에 새 스레드를 초기화하거나 이벤트 루프 없이 병렬 코드를 실행할 수 있습니다.
QThread 사용 방법에 대한 데모는 QThread class reference 및 스레딩 예제를 참조하세요.
QThreadPool 및 QRunnable: 스레드 재사용하기
스레드를 자주 생성하고 소멸하면 비용이 많이 들 수 있습니다. 이러한 오버헤드를 줄이기 위해 기존 스레드를 새 작업에 재사용할 수 있습니다. QThreadPool 은 재사용 가능한 QThread의 모음입니다.
QThreadPool 의 스레드 중 하나에서 코드를 실행하려면 QRunnable::run()을 다시 구현하고 서브클래싱된 QRunnable 을 인스턴스화합니다. QThreadPool::start ()를 사용하여 QRunnable 을 QThreadPool 의 실행 대기열에 넣습니다. 스레드를 사용할 수 있게 되면 QRunnable::run() 내의 코드가 해당 스레드에서 실행됩니다.
각 Qt 애플리케이션에는 QThreadPool::globalInstance()를 통해 액세스할 수 있는 글로벌 스레드 풀이 있습니다. 이 글로벌 스레드 풀은 CPU의 코어 수에 따라 최적의 스레드 수를 자동으로 유지합니다. 그러나 별도의 QThreadPool 을 생성하여 명시적으로 관리할 수 있습니다.
Qt Concurrent: 상위 수준 API 사용
모듈은 Qt Concurrent 모듈은 맵, 필터, 축소 등 몇 가지 일반적인 병렬 계산 패턴을 처리하는 상위 수준 함수를 제공합니다. QThread 및 QRunnable 을 사용하는 것과 달리 이러한 함수는 뮤텍스나 세마포어와 같은 저수준 스레딩 프리미티브를 사용할 필요가 없습니다. 대신 QFuture 객체를 반환하여 함수의 결과가 준비되면 결과를 검색하는 데 사용할 수 있습니다. QFuture 은 계산 진행 상황을 쿼리하고 계산을 일시 중지/재개/취소하는 데에도 사용할 수 있습니다. 편의를 위해 QFutureWatcher 는 신호와 슬롯을 통해 QFuture와 상호 작용할 수 있습니다.
Qt Concurrent의 맵, 필터, 축소 알고리즘은 사용 가능한 모든 프로세서 코어에 계산을 자동으로 분배하므로 오늘 작성한 애플리케이션은 나중에 더 많은 코어를 갖춘 시스템에 배포할 때 계속 확장할 수 있습니다.
이 모듈은 다른 스레드에서 모든 함수를 실행할 수 있는 QtConcurrent::run() 함수도 제공합니다. 그러나 QtConcurrent::run()는 매핑, 필터링 및 축소 함수에서 사용할 수 있는 기능의 일부만 지원합니다. QFuture 은 함수의 반환값을 검색하고 스레드가 실행 중인지 확인하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나 QtConcurrent::run() 호출은 하나의 스레드만 사용하며 일시 중지/재개/취소할 수 없고 진행 상황을 쿼리할 수 없습니다.
개별 스레드에 대한 자세한 내용은 Qt Concurrent 모듈 설명서를 참조하세요.
WorkerScript: QML의 스레딩
WorkerScript QML 유형을 사용하면 JavaScript 코드를 GUI 스레드와 병렬로 실행할 수 있습니다.
각 WorkerScript 인스턴스에는 하나의 .js 스크립트가 첨부될 수 있습니다. WorkerScript.sendMessage ()가 호출되면 스크립트는 별도의 스레드(및 별도의 QML context)에서 실행됩니다. 스크립트 실행이 완료되면 WorkerScript.onMessage() 신호 처리기를 호출하는 응답을 GUI 스레드로 다시 보낼 수 있습니다.
WorkerScript 을 사용하는 것은 다른 스레드로 이동한 QObject 워커를 사용하는 것과 유사합니다. 데이터는 시그널을 통해 스레드 간에 전송됩니다.
스크립트를 구현하는 방법과 스레드 간에 전달할 수 있는 데이터 유형 목록에 대한 자세한 내용은 WorkerScript 문서를 참조하세요.
적절한 접근 방식 선택하기
위에서 설명한 것처럼 Qt는 스레드 애플리케이션 개발을 위한 다양한 솔루션을 제공합니다. 주어진 애플리케이션에 적합한 솔루션은 새 스레드의 목적과 스레드의 수명에 따라 달라집니다. 아래는 Qt의 스레딩 기술을 비교한 다음 몇 가지 사용 사례에 대한 권장 솔루션입니다.
솔루션 비교
| 기능 | QThread | QRunnable 와 QThreadPool | QtConcurrent::run() | Qt Concurrent (매핑, 필터, 축소) | WorkerScript |
|---|---|---|---|---|---|
| 언어 | C++ | C++ | C++ | C++ | QML |
| 스레드 우선순위 지정 가능 | 예 | 예 | |||
| 스레드에서 이벤트 루프 실행 가능 | 예 | ||||
| 스레드가 신호를 통해 데이터 업데이트를 수신할 수 있음 | 예(작업자가 수신) QObject) | 예( WorkerScript 에서 수신) | |||
| 시그널을 사용하여 스레드를 제어할 수 있음 | 예 ( QThread 수신) | 예 ( QFutureWatcher 에서 수신) | |||
| 스레드는 다음을 통해 모니터링할 수 있습니다. QFuture | 부분적으로 | 예 | |||
| 일시 중지/재시작/취소 기능 내장 | 예 |
사용 사례 예시
| 스레드 수명 | 운영 | 솔루션 |
|---|---|---|
| 한 번의 호출 | 다른 스레드 내에서 새로운 선형 함수를 실행하고, 선택적으로 실행 중에 진행 상황을 업데이트합니다. | Qt는 다양한 솔루션을 제공합니다:
|
| 한 번의 호출 | 다른 스레드 내에서 기존 함수를 실행하고 반환값을 가져옵니다. | QtConcurrent::run()를 사용하여 함수를 실행합니다. QFutureWatcher 함수가 반환되면 finished() 신호를 보내고 QFutureWatcher::result()를 호출하여 함수의 반환값을 가져오도록 합니다. |
| 한 번 호출 | 사용 가능한 모든 코어를 사용하여 컨테이너의 모든 항목에 대해 작업을 수행합니다. 예를 들어 이미지 목록에서 썸네일을 생성합니다. | Qt Concurrent 의 QtConcurrent::filter() 함수를 사용하여 컨테이너 요소를 선택하고 QtConcurrent::map() 함수를 사용하여 각 요소에 연산을 적용합니다. 출력을 단일 결과로 통합하려면 QtConcurrent::filteredReduced() 및 QtConcurrent::mappedReduced()를 대신 사용합니다. |
| 한 번 호출/영구 | 순수 QML 애플리케이션에서 긴 계산을 수행하고 결과가 준비되면 GUI를 업데이트합니다. | 계산 코드를 .js 스크립트에 배치하고 WorkerScript 인스턴스에 첨부합니다. WorkerScript.sendMessage ()를 호출하여 새 스레드에서 계산을 시작합니다. 스크립트에서 sendMessage()도 호출하여 결과를 다시 GUI 스레드로 전달하도록 합니다. onMessage 에서 결과를 처리하고 거기서 GUI를 업데이트합니다. |
| 영구 | 요청에 따라 다른 작업을 수행하거나 작업할 새 데이터를 수신할 수 있는 객체를 다른 스레드에 두세요. | QObject 을 서브클래스화하여 워커를 생성합니다. 이 워커 객체와 QThread 를 인스턴스화합니다. 워커를 새 스레드로 이동합니다. 대기 중인 신호 슬롯 연결을 통해 작업자 객체에 명령이나 데이터를 보냅니다. |
| 영구 | 스레드가 신호나 이벤트를 수신할 필요가 없는 다른 스레드에서 비용이 많이 드는 작업을 반복적으로 수행합니다. | QThread::run()의 재구현 내에서 직접 무한 루프를 작성합니다. 이벤트 루프 없이 스레드를 시작합니다. 스레드가 신호를 방출하여 데이터를 GUI 스레드로 다시 보내도록 합니다. |
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