如何使用QMutex？

Question

我是Qt的新手，我正在寻找Qt中的多线程。

正如我在Qt Documents中学到的，我为两个线程定义了两个类：

#include <QThread>
#include <QMutex>

class thread_a : public QThread
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit thread_a(QObject *parent = 0);
    int counter;

protected:
    void run();
};

在CPP文件中：

#include "thread_a.h"

thread_a::thread_a(QObject *parent) :
    QThread(parent)
{
    counter=0;
}

void thread_a::run()
{
    counter++;
}

第二个线程类相同，但与run()方法中的counter--相同。

然后我从main.ccp运行这两个线程。

现在我的问题是：

如何使用QMutex在thread_a和thread_b中共享counter

Answer 1

不是将数据放在线程内，而是将数据移到线程外，保护它，然后从两个线程访问它。

以下是您可以执行的操作的草图：

class Counter
{
  public:
    Counter():mMutex(),mCounter(0){}
    int inc()
    {
      QMutexLocker ml(&mMutex);
      return mCounter++;
    }
    int dec()
      QMutexLocker ml(&mMutex);
      return mCounter--;
    }
  private:
    QMutex mMutex;
    int mCounter;
    Q_DISABLE_COPY(Counter)
};

class ThreadA : public QThread
{
  public:
    ThreadA(Counter* ctr);
  /* ... */
};

class ThreadB : public QThread
{
  public:
    ThreadB(Counter* ctr);
  /* ... */
};

Counter的构造通常被称为Monitor，来自维基百科(重点是我的)：

在并发编程中，监视器是旨在由多个线程安全使用的对象或模块。监视器的定义特征是它的方法是在互斥的情况下执行的。也就是说，在每个时间点，最多有一个线程可以执行它的任何方法。与更新数据结构的并行代码相比，这种互斥大大简化了关于监视器实现的推理。

在这个特定的例子中，更有效的构造应该是QAtomicInt。这通过使用特殊的CPU指令获得原子性。这是一个低级类，可用于实现其他线程构造。

编辑-完整的示例

正确使用具有共享状态的线程并非易事。您可能希望考虑将Qt信号/插槽与队列连接或其他基于消息的系统一起使用。

或者，Ada等其他编程语言支持线程和监视器(受保护对象)作为本机构造。

下面是一个完整的工作示例。这只是示例代码，请不要在实际代码中使用QTest::qSleep。

objs.h

#ifndef OBJS_H
#define OBJS_H

#include <QtCore>

class Counter
{
    public:
        Counter(int init);
        int add(int v);
    private:
        QMutex mMutex;
        int mCounter;
        Q_DISABLE_COPY(Counter)
};

class CtrThread : public QThread
{
    Q_OBJECT
    public:
        CtrThread(Counter& c, int v);
        void stop();
    protected:
        virtual void run();
    private:
        bool keeprunning();
        Counter& mCtr;
        int mValue;
        bool mStop;
        QMutex mMutex;
};

#endif

objs.cpp

#include "objs.h"

Counter::Counter(int i):
    mMutex(),
    mCounter(i)
{}

int Counter::add(int v)
{
    QMutexLocker ml(&mMutex);
    return mCounter += v;
}

///////////////////////////////////////

CtrThread::CtrThread(Counter& c, int v):
    mCtr(c),
    mValue(v),
    mStop(false),
    mMutex()
{}

void CtrThread::stop()
{
    QMutexLocker ml(&mMutex);
    mStop = true;
}

void CtrThread::run()
{
    while(keeprunning())
    {
        mCtr.add(mValue);
    }
}

bool CtrThread::keeprunning()
{
    QMutexLocker ml(&mMutex);
    return ! mStop;
}

test.cpp

#include <QtCore>
#include <QTest>
#include "objs.h"

int main(int argc, char** argv)
{
    QCoreApplication app(argc, argv);

    qDebug() << "Initalising";

    Counter ctr(0);
    CtrThread thread_a(ctr, +1);
    CtrThread thread_b(ctr, -1);

    qDebug() << "Starting Threads";

    thread_a.start();
    thread_b.start();

    for (int i = 0; i != 15; ++i)
    {
        qDebug() << "Counter value" << ctr.add(0);
        QTest::qSleep(1000);
    }

    qDebug() << "Stopping Threads";

    thread_a.stop();
    thread_b.stop();
    thread_a.wait();
    thread_b.wait();

    qDebug() << "Finished";
    return 0;
}

test.pro

QT=core testlib
HEADERS=objs.h
SOURCES=test.cpp objs.cpp

编译并运行，您将看到正在打印的值，示例输出：

Initalising
Starting Threads
Counter value 0
Counter value 11057
Counter value 28697
Counter value 50170
Counter value 60678
Counter value 73773
Counter value 84898
Counter value 96441
Counter value 118795
Counter value 135293
Counter value 146107
Counter value 158688
Counter value 169886
Counter value 201203
Counter value 212983
Stopping Threads
Finished

Answer 2

好的，特别感谢@skyhisi为一个真正的项目提供了很好的解决方案。

我阅读了@skyhisi的帖子和更多关于QMutex和共享变量的文章。出于教学目的，我实现了一个用于共享变量(本例中为counter)的简单/清晰的QMutex用法示例。

class thread_a : public QThread
{
    Q_OBJECT
public:
    thread_a(QMutex*, int*);
    void shutdown();

private:
    QMutex* mutex;
    int* counter;
    bool isShutdownRequested;

protected:
    void run();
};

在thread_a.cpp文件中：

thread_a::thread_a(QMutex * m, int* i)
{
    counter=i;
    isShutdownRequested=false;
    mutex=m;
}

void thread_a::run()
{
    isShutdownRequested=false;
    forever{
        //lock mutex for changing in shared variable
        mutex->lock();
        *counter=*counter+1;
        mutex->unlock();

        if(isShutdownRequested)
            break;
    }
}

void thread_a::shutdown()
{
    isShutdownRequested=true;
}

在myMainWindow::RunThreads(bool bl)插槽中：

int cnt=0;
QMutex mu;
thread* a=new thread_a(&mu, &cnt);
thread* b=new thread_b(&mu, &cnt);
a.start();
b.start();

在myMainWindow::~myMainWindow()解构函数中：

a->shutdown();
b->shutdown();

再次感谢@skyhisi

Answer 3

我编写了一个引用QMutex的“帮助”的简单示例，其中两个线程更改相同的数字(作为监视器)。它还引用了S.M.Mousavi的代码。下面是代码：

//main.cpp

#include <QCoreApplication>
#include "method.h"

int aNum=0;
QMutex aMutex;

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    int *p_no= &aNum;
    QMutex *p_Mu = &aMutex;

    method mThread1(p_Mu, p_no);
    method mThread2(p_Mu, p_no);

    mThread1.name = "one";
    mThread2.name = "two";

    mThread1.start();
    mThread2.start();

   return a.exec();
}

// method.h .h

#ifndef METHOD_H
#define METHOD_H

#include <QDebug>
#include <QThread>
#include <QtCore>
#include <QString>
#include <QMutex>


class method: public QThread
{
public:
    method(QMutex *mu, int *nu);
    void run();
    void method1();
    void method2();
    QString name;

private:
    int *number;
    QMutex *myMutex;
};

#endif // METHOD_H

//method.h.cpp #include“method.h.h”

method::method(QMutex *mu, int *nu)
{
    myMutex = mu;
    number = nu;
}


void method:: run()
{
    for (int i = 0; i<100; i++)
    {
        if(this->name == "one" )
        {
            this->method1();
        }
        else
        {
            this->method2();
        }
    }
}

void method::method1()
{
    myMutex->lock();
    *number += 1;
    qDebug()<<*number<<"---"<<this->name;
    myMutex->unlock();
}

void method ::method2()
{
    myMutex->lock();
    *number -= 1;
    qDebug()<<*number<<"---"<<this->name;
    myMutex->unlock();
}