QT应用冻结

Question

我们开发了一个集摄像机和微控制器于一体的系统。GUI显示摄像机的图像和单片机的串行计数，使用串行线程轮询来自单片机的数据，并将信号发送给GUI显示，并使用一个单独的线程捕获图像并将其传递给主线程。应用程序的问题是，当系统处于空闲状态时，GUI冻结，我们必须重新启动应用程序才能开始工作(空闲意味着，用户不租赁任何按钮和计数，图像不断出现)。这里要注意的最重要的是GUI冻结问题在这里是不一致的。有几个系统安装，有些地方，冻结(没有响应)问题出现在2/3周和一些地方，每两天一次。等待应用程序响应是没有帮助的。

我的主要问题是，GUI冻结的主要原因是什么，以及是否有任何检查来实现串行线程和图像捕获线程，以避免不必要的数据泄漏。

Answer 1

听起来，你正在经历一次并发冲突，这并不一定会导致崩溃，直到事情持续了足够长的时间，才能最终在正确的时间发生事件的神奇组合。

应用程序中有三个线程: GUI线程、串行线程和照相机线程。串行线程和摄像机线程从设备中收集数据，然后将它们传递给GUI线程以供显示。我认为串行线程和摄像头线程之间不共享任何数据，因此没有出现问题的风险。

如何将数据从串行线程和摄像机线程传递到GUI线程？这就是你可能有问题的地方。

大多数复杂的数据结构和Qt类都不是线程安全的，这意味着绝不能同时从两个或多个线程读取和写入它们。

以下是在线程之间安全传递数据的一些策略：

1. 整数在CPU的指令集级别是原子的，因此您可以安全地从多个线程中读取和写入一个整数(或任何等于或小于一个整数的数据类型，例如bool、单个字符或指针)，而不会出现任何不一致的状态。您必须用C++的std::atomic<>模板声明这些变量，以确保编译器不会执行破坏原子性的优化。 任何比整数更大/更复杂的线程，都会面临一个线程将其一半数据写入内存的风险，而另一个线程则同时读取该一半写入的数据，从而产生非常意外的结果，通常会导致应用程序崩溃或陷入无限循环。
2. Qt中的信号和插槽是线程安全的。在线程之间传递复杂数据的一种方法是在一个线程中对数据进行emit，而在另一个线程中有一个slot接收该数据。在这种情况下，Qt会处理引擎盖下的任何并发问题。这里唯一的问题是，如果数据的使用者线程不能足够快地吸收数据，Qt的事件队列将塞满太多的数据，最终您的应用程序将崩溃，因为新的GUI事件(如鼠标单击、重新绘制事件等)不再能够通过阻塞的事件队列。
3. 您可以使用QMutex来确保一次只读取或写入一个复杂的数据结构。QMutex允许您在一个或多个线程中阻止/停止执行，而单个线程“持有”互斥体并允许其执行，在数据上进行工作而不会有其他线程接触该数据的风险。当一个线程完成时，它会“释放”互斥体，然后允许另一个线程“持有”互斥体，继续执行，这样它就可以处理数据了。

就测试而言，通常情况下，您的应用程序因并发性违规而崩溃的几率越高，您的数据流率就越高。如果您能够人为地增加相机帧和“串行计数”传递到GUI线程的速率，您将能够更快地再现应用程序崩溃。一旦您成功地解决了并发问题，您应该能够用数据淹没系统，并且永远不会让它崩溃。