线程同步

虽然线程的目的是让代码并行运行，但在某些情况下，线程必须暂停并等待其他线程。 例如，如果两个线程同时尝试向同一个变量写入数据，结果将无法确定。强制线程相互等待的原则称为互斥。这是保护数据等共享资源的一种常见技术。

Qt 提供了用于线程同步的低级原语以及高级机制。

低级同步原语

QMutex 是实现互斥的基本类。一个线程通过锁定互斥量来获取对共享资源的访问权限。如果第二个线程试图锁定已经处于锁定状态的互斥量，则该线程将被置于休眠状态，直到第一个线程完成任务并解锁互斥量为止。

QReadWriteLock 与QMutex 类似，区别在于它区分“读取”和“写入”访问。当某段数据未被写入时，多个线程可安全地同时从中读取。QMutex 会强制多个读取者轮流读取共享数据，而QReadWriteLock 则允许同时读取，从而提高了并行性。

QSemaphore 是QMutex 的泛化形式，用于保护一定数量的相同资源。相比之下，QMutex 仅保护一个资源。示例“使用信号量的生产者和消费者”展示了信号量的典型应用：同步生产者和消费者对环形缓冲区的访问。

QWaitCondition 它并非通过强制互斥来同步线程，而是通过提供条件变量来实现。其他原语会使线程等待直至资源被解锁，而QWaitCondition 则使线程等待直至满足特定条件。要让等待的线程继续执行，可调用wakeOne()随机唤醒一个线程，或调用wakeAll()同时唤醒所有线程。“使用等待条件的生产者与消费者”示例展示了如何使用QWaitCondition 代替QSemaphore 来解决生产者-消费者问题。

这些同步类可用于使方法线程安全。但是，这样做会带来性能开销，这就是为什么大多数 Qt 方法并未设计为线程安全的原因。

风险

如果一个线程锁定了资源却未解锁，应用程序可能会冻结，因为该资源将对其他线程永久不可用。例如，当抛出异常并迫使当前函数在未释放锁的情况下返回时，就会发生这种情况。

另一种类似的情况是死锁。例如，假设线程 A 正在等待线程 B 解锁一个资源。如果线程 B 也在等待线程 A 解锁另一个资源，那么这两个线程最终将陷入无限等待，从而导致应用程序冻结。

便利类

QMutexLocker、QReadLocker 和QWriteLocker 是便利类，可简化对QMutex 和QReadWriteLock 的使用。它们在构造时锁定资源，并在销毁时自动解锁。这些类旨在简化使用QMutex 和QReadWriteLock 的代码，从而降低资源因意外而永久被锁定的可能性。

高级事件队列

Qt的事件系统对于线程间通信非常有用。每个线程都可以拥有自己的事件循环。若要调用另一个线程中的槽（或任何invokable 方法），请将该调用放入目标线程的事件循环中。这样，目标线程可以在槽开始运行之前完成其当前任务，而原始线程则继续并行运行。

要将调用放入事件循环中，请建立队列式的信号-槽连接。 每当发出信号时，其参数都会被事件系统记录下来。随后，信号接收器lives in 所属的线程将运行该槽。或者，调用QMetaObject::invokeMethod() 可以在不使用信号的情况下实现相同的效果。这两种情况下都必须使用queued connection ，因为direct connection 会绕过事件系统，并立即在当前线程中运行该方法。

与使用低级原语不同，使用事件系统进行线程同步时不会出现死锁风险。但是，事件系统并不强制执行互斥。如果可调用方法访问共享数据，仍必须使用低级原语对其进行保护。

话虽如此，Qt 的事件系统配合隐式共享的数据结构，为传统的线程锁定提供了一种替代方案。如果仅使用信号和槽，且线程之间不共享任何变量，则多线程程序可以完全不使用低级原语。