Многопоточные технологии в Qt

Qt предлагает множество классов и функций для работы с потоками. Ниже приведены четыре различных подхода, которые программисты Qt могут использовать для реализации многопоточных приложений.

QThread: Базовый API с необязательными циклами событий

QThread является основой всего управления потоками в Qt. Каждый экземпляр QThread представляет и управляет одним потоком.

QThread может быть создан напрямую или наследован. Создание экземпляра QThread обеспечивает параллельный цикл событий, позволяющий вызывать слоты QObject во вторичном потоке. Наследование QThread позволяет приложению инициализировать новый поток перед запуском его цикла событий или запускать параллельный код без цикла событий.

См. справку по классу QThread и примеры многопоточности примеров потоков для демонстрации использования QThread.

QThreadPool и QRunnable: Повторное использование потоков

Частое создание и уничтожение потоков может быть дорогостоящим. Для уменьшения этой накладных расходов можно повторно использовать существующие потоки для новых задач. QThreadPool представляет собой коллекцию повторно используемых QThreads.

Чтобы запустить код в одном из потоков QThreadPool, переопределите QRunnable::run() и создайте экземпляр наследуемого класса QRunnable. Используйте QThreadPool::start() для помещения QRunnable в очередь выполнения QThreadPool. Когда поток станет доступным, код внутри QRunnable::run() будет выполнен в этом потоке.

Каждое приложение Qt имеет глобальный пул потоков, доступный через QThreadPool::globalInstance(). Этот глобальный пул потоков автоматически поддерживает оптимальное количество потоков в зависимости от количества ядер процессора. Однако можно создать и явно управлять отдельным QThreadPool.

Qt Concurrent: Использование высокоуровневого API

Модуль Qt Concurrent предоставляет высокоуровневые функции, которые обрабатывают некоторые распространенные шаблоны параллельных вычислений: map, filter и reduce. В отличие от использования QThread и QRunnable, эти функции никогда не требуют использования базовых примитивов потоков, таких как мьютексы или семафоры. Вместо этого они возвращают объект QFuture, который можно использовать для получения результатов функций, когда они будут готовы. QFuture также можно использовать для запроса прогресса вычислений и приостановки/возобновления/отмены вычислений. Для удобства QFutureWatcher позволяет взаимодействовать с QFuture с помощью сигналов и слотов.

Алгоритмы map, filter и reduce Qt Concurrent автоматически распределяют вычисления по всем доступным ядрам процессора, поэтому приложения, написанные сегодня, продолжат масштабироваться при развертывании на системах с большим количеством ядер в будущем.

Этот модуль также предоставляет функцию QtConcurrent::run(), которая может запускать любую функцию в другом потоке. Однако QtConcurrent::run() поддерживает только подмножество функций, доступных для map, filter и reduce. QFuture можно использовать для получения возвращаемого значения функции и проверки, выполняется ли поток. Однако вызов QtConcurrent::run() использует только один поток, не может быть приостановлен/возобновлен/отменен и не может быть запрошен по прогрессу.

См. документацию модуля Qt Concurrent для получения подробной информации об отдельных функциях.

WorkerScript: Потоки в QML

Тип QML WorkerScript позволяет коду JavaScript работать параллельно с потоком GUI.

Каждый экземпляр WorkerScript может иметь один .js скрипт, прикрепленный к нему. При вызове WorkerScript.sendMessage() скрипт будет выполняться в отдельном потоке (и отдельном QML контексте). После завершения выполнения скрипта он может отправить ответ обратно в поток GUI, который вызовет обработчик сигнала WorkerScript.onMessage().

Использование WorkerScript аналогично использованию рабочего QObject, который был перемещен в другой поток. Передача данных между потоками осуществляется через сигналы.

См. документацию WorkerScript для получения подробной информации о реализации скрипта и списка типов данных, которые могут передаваться между потоками.

Выбор подходящего подхода

Как показано выше, Qt предоставляет разные решения для разработки многопоточных приложений. Правильное решение для данного приложения зависит от цели нового потока и времени жизни потока. Ниже приводится сравнение технологий многопоточности Qt, а также рекомендуемые решения для некоторых примеров использования.

Сравнение решений

Примеры использования