Qt의 멀티스레딩 기술
Qt는 스레드 작업을 위한 다양한 클래스와 함수를 제공합니다. 다음은 Qt 프로그래머가 멀티스레드 애플리케이션을 구현하는 데 사용할 수 있는 네 가지 서로 다른 접근 방식입니다.
QThread: 선택적 이벤트 루프를 지원하는 저수준 API
QThread 는 Qt의 모든 스레드 제어의 토대입니다. 각 QThread 인스턴스는 하나의 스레드를 나타내고 제어합니다.
QThread QThread 는 직접 인스턴스화하거나 서브클래스로 상속받을 수 있습니다. 를 인스턴스화하면 병렬 이벤트 루프가 제공되어, 슬롯이 보조 스레드에서 호출될 수 있습니다. 를 서브클래스로 상속받으면, 애플리케이션이 이벤트 루프를 시작하기 전에 새 스레드를 초기화하거나, 이벤트 루프 없이 병렬 코드를 실행할 수 있습니다. QObject QThread
` QThread class reference ` 및 스레딩 예제를 참조하여 ` QThread` 사용 방법을 확인해 보십시오.
QThreadPool 및 QRunnable: 스레드 재사용
스레드를 빈번하게 생성하고 소멸시키는 것은 성능에 부담을 줄 수 있습니다. 이러한 오버헤드를 줄이기 위해 기존 스레드를 새로운 작업에 재사용할 수 있습니다. ` QThreadPool `는 재사용 가능한 `QThread`들의 모음입니다.
QThreadPool 의 스레드 중 하나에서 코드를 실행하려면, QRunnable::run()을 재구현하고 서브클래스인 QRunnable 를 인스턴스화하십시오. QThreadPool::start()를 사용하여 QRunnable 를 QThreadPool 의 실행 대기열에 넣으십시오. 스레드가 사용 가능해지면, QRunnable::run() 내의 코드가 해당 스레드에서 실행됩니다.
각 Qt 애플리케이션에는 전역 스레드 풀이 있으며, 이는 ` QThreadPool::globalInstance()`를 통해 접근할 수 있습니다. 이 전역 스레드 풀은 CPU의 코어 수에 따라 최적의 스레드 수를 자동으로 유지합니다. 그러나 별도의 ` QThreadPool `를 생성하여 명시적으로 관리할 수도 있습니다.
Qt Concurrent: 고수준 API 사용
이 Qt Concurrent 이 모듈은 map, filter, reduce와 같은 일반적인 병렬 계산 패턴을 처리하는 고수준 함수들을 제공합니다. QThread 및 QRunnable 를 사용하는 것과는 달리, 이러한 함수들은 뮤텍스나 세마포어와 같은 저수준 스레딩 프리미티브를 전혀 사용할 필요가 없습니다. 대신, 이 함수들은 결과가 준비되면 결과를 가져오는 데 사용할 수 있는 ` QFuture ` 객체를 반환합니다. ` QFuture `를 사용하여 계산 진행 상황을 조회하거나 계산을 일시 중지/재개/취소할 수도 있습니다. 편의성을 위해 ` QFutureWatcher `는 시그널과 슬롯을 통해 ` QFuture`와의 상호작용을 지원합니다.
Qt Concurrent이 모듈의 map, filter 및 reduce 알고리즘은 사용 가능한 모든 프로세서 코어에 걸쳐 계산을 자동으로 분산하므로, 현재 작성된 애플리케이션은 향후 코어 수가 더 많은 시스템에 배포되더라도 계속해서 확장성을 유지할 수 있습니다.
또한 이 모듈은 다른 스레드에서 임의의 함수를 실행할 수 있는 ` QtConcurrent::run()` 함수를 제공합니다. 그러나 ` QtConcurrent::run()`는 `map`, `filter` 및 `reduce` 함수에서 사용할 수 있는 기능 중 일부만 지원합니다. QFuture 는 함수의 반환 값을 가져오고 스레드가 실행 중인지 확인하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나 QtConcurrent::run() 호출은 단 하나의 스레드만 사용하며, 일시 중지/재개/취소가 불가능하고 진행 상황을 조회할 수도 없습니다.
개별 함수에 대한 자세한 내용은 Qt Concurrent 모듈 문서를 참조하십시오.
WorkerScript: QML에서의 스레딩
WorkerScript QML 유형을 사용하면 JavaScript 코드가 GUI 스레드와 병렬로 실행될 수 있습니다.
각 WorkerScript 인스턴스에는 하나의 .js 스크립트가 연결될 수 있습니다. WorkerScript.sendMessage()가 호출되면, 스크립트는 별도의 스레드(그리고 별도의 QML context)에서 실행됩니다. 스크립트 실행이 완료되면, GUI 스레드로 응답을 보낼 수 있으며, 이로 인해 WorkerScript.onMessage() 신호 핸들러가 호출됩니다.
WorkerScript 를 사용하는 것은 다른 스레드로 이동된 워커( QObject )를 사용하는 것과 유사합니다. 데이터는 신호를 통해 스레드 간에 전송됩니다.
스크립트 구현 방법에 대한 자세한 내용과 스레드 간에 전달할 수 있는 데이터 유형 목록은 WorkerScript 문서를 참조하십시오.
적절한 접근 방식 선택
위에서 살펴본 바와 같이, Qt는 스레드 기반 애플리케이션 개발을 위해 다양한 솔루션을 제공합니다. 특정 애플리케이션에 적합한 솔루션은 새 스레드의 목적과 스레드의 수명에 따라 달라집니다. 아래에서는 Qt의 스레딩 기술을 비교하고, 몇 가지 사용 사례에 대한 권장 솔루션을 제시합니다.
솔루션 비교
| 기능 | QThread | QRunnable 및 QThreadPool | QtConcurrent::run() | Qt Concurrent (Map, Filter, Reduce) | WorkerScript |
|---|---|---|---|---|---|
| 언어 | C++ | C++ | C++ | C++ | QML |
| 스레드 우선순위를 지정할 수 있습니다 | 예 | 예 | |||
| 스레드에서 이벤트 루프를 실행할 수 있음 | 예 | ||||
| 스레드는 시그널을 통해 데이터 업데이트를 수신할 수 있습니다 | 예 ( QObject 에 의해 수신됨) | 예 ( WorkerScript 가 수신) | |||
| 스레드는 시그널을 사용하여 제어할 수 있습니다 | 예 ( QThread 에서 수신) | 예 ( QFutureWatcher 에서 수신) | |||
| 스레드는 다음을 통해 모니터링할 수 있습니다. QFuture | 부분적으로 | 예 | |||
| 일시 중지/재개/취소 기능이 내장되어 있음 | 예 |
사용 사례 예시
| 스레드의 수명 | 작업 | 해결 방안 |
|---|---|---|
| 한 번의 호출 | 다른 스레드 내에서 새로운 선형 함수를 실행하며, 실행 중에 진행 상황 업데이트를 선택적으로 수행할 수 있습니다. | Qt는 다음과 같은 다양한 해결책을 제공합니다:
|
| 단일 호출 | 다른 스레드 내에서 기존 함수를 실행하고 반환값을 가져옵니다. | QtConcurrent::run()를 사용하여 함수를 실행합니다. 함수가 반환되면 QFutureWatcher 가 finished() 신호를 발산하도록 하고, QFutureWatcher::result()를 호출하여 함수의 반환값을 가져옵니다. |
| 단일 호출 | 사용 가능한 모든 코어를 사용하여 컨테이너의 모든 항목에 대해 연산을 수행합니다. 예를 들어, 이미지 목록에서 썸네일을 생성하는 경우입니다. | Qt Concurrent 의 QtConcurrent::filter() 함수를 사용하여 컨테이너 요소를 선택하고, QtConcurrent::map() 함수를 사용하여 각 요소에 연산을 적용합니다. 출력을 단일 결과로 통합하려면 대신 QtConcurrent::filteredReduced() 및 QtConcurrent::mappedReduced()을 사용하십시오. |
| 단일 호출/영구적 | 순수 QML 애플리케이션에서 긴 계산을 수행하고, 결과가 준비되면 GUI를 업데이트합니다. | 계산 코드를 ` .js ` 스크립트에 넣고 이를 ` WorkerScript ` 인스턴스에 연결하십시오. ` WorkerScript.sendMessage()`를 호출하여 새 스레드에서 계산을 시작하십시오. 스크립트에서 `sendMessage()`도 호출하여 결과를 GUI 스레드로 다시 전달하도록 하십시오. ` onMessage `에서 결과를 처리하고 그곳에서 GUI를 업데이트하십시오. |
| 영구적 | 요청에 따라 다양한 작업을 수행하거나 처리할 새로운 데이터를 수신할 수 있는 객체를 다른 스레드에 상주시킵니다. | QObject 를 상속하여 워커를 생성합니다. 이 워커 객체와 QThread 를 인스턴스화합니다. 워커를 새 스레드로 이동시킵니다. 큐에 저장된 시그널-슬롯 연결을 통해 워커 객체에 명령어나 데이터를 전송합니다. |
| 영구적 | 신호나 이벤트를 수신할 필요가 없는 다른 스레드에서 리소스 소모가 큰 작업을 반복적으로 수행합니다. | QThread::run()의 재구현 내부에 무한 루프를 직접 작성합니다. 이벤트 루프 없이 스레드를 시작합니다. 스레드가 신호를 발생시켜 데이터를 GUI 스레드로 다시 전송하도록 합니다. |
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