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Qt中的線程池


目錄

1 為什么需要線程池
2 Qt中有哪些方式實(shí)現(xiàn)線程池
3 如何通過QThreadPool類實(shí)現(xiàn)線程池
4 如何通過QtConcurrent庫實(shí)現(xiàn)線程池
5 如何通過自定義的方式實(shí)現(xiàn)線程池
5 小結(jié)


1 為什么需要線程池

線程池是多線程編程中常用的一種技術(shù),可以幫助管理系統(tǒng)中的線程資源、提高程序的性能、幫助控制并發(fā)度、簡(jiǎn)化多線程編程、提高程序的穩(wěn)定性。所以,線程池在Qt開發(fā)中具有重要的作用,在需要進(jìn)行多線程編程的場(chǎng)景下,使用線程池是一個(gè)常見且有效的選擇。

????創(chuàng)建和銷毀線程是有開銷的,過多地創(chuàng)建線程可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)資源的浪費(fèi)。通過使用線程池,可以預(yù)先創(chuàng)建一定數(shù)量的線程,并重復(fù)使用它們來執(zhí)行任務(wù),避免頻繁創(chuàng)建和銷毀線程,從而減少了資源開銷。
????當(dāng)有大量的任務(wù)需要執(zhí)行時(shí),線程池可以自動(dòng)調(diào)度和分配任務(wù)給空閑的線程,實(shí)現(xiàn)并行執(zhí)行,從而加快任務(wù)的處理速度。通過合理設(shè)置線程池的大小,可以充分利用系統(tǒng)資源,提高程序的響應(yīng)性和吞吐量。
????通過限制線程池的最大線程數(shù),可以控制并發(fā)執(zhí)行的任務(wù)數(shù)量,避免資源競(jìng)爭(zhēng)和過度消耗系統(tǒng)資源。
????線程池隱藏了線程的創(chuàng)建和管理細(xì)節(jié),開發(fā)人員只需關(guān)注任務(wù)的實(shí)現(xiàn),通過將任務(wù)提交給線程池,線程池會(huì)自動(dòng)處理線程的創(chuàng)建、任務(wù)的調(diào)度和執(zhí)行,減少了編程的復(fù)雜性。
????線程池可以限制同時(shí)執(zhí)行的線程數(shù)量,避免過多的線程導(dǎo)致系統(tǒng)資源不足或崩潰。此外,線程池還可以處理異常情況,例如線程崩潰或異常退出時(shí),線程池可以自動(dòng)重新創(chuàng)建新的線程,保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。


2 Qt中有哪些方式實(shí)現(xiàn)線程池

1、Qt提供的QThreadPool線程池類,可以方便地管理和調(diào)度線程。

????2、Qt提供的QtConcurrent并行編程框架庫,可以簡(jiǎn)化多線程編程,實(shí)現(xiàn)線程池。
????3、可以通過自己實(shí)現(xiàn)繼承自QObject的線程池類,來實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的線程池功能。


3 如何通過QThreadPool類實(shí)現(xiàn)線程池

在具體的操作上,通過QThreadPool類實(shí)現(xiàn)線程池,要經(jīng)過如下步驟:

????????1、創(chuàng)建一個(gè)繼承自QRunnable的任務(wù)類,重寫其run()函數(shù),在其中實(shí)現(xiàn)任務(wù)的邏輯。

class MyTask : public QRunnable {
public:void run() {// 執(zhí)行任務(wù)的邏輯}
};

????????2、使用setMaxThreadCount()函數(shù)來設(shè)置線程池的最大線程數(shù),控制并發(fā)執(zhí)行的線程數(shù)量。

QThreadPool::globalInstance()->setMaxThreadCount(5);

????????3、使用QThreadPool的globalInstance()靜態(tài)函數(shù)來獲取全局的線程池實(shí)例,并將任務(wù)對(duì)象添加到線程池中。

QThreadPool::globalInstance()->start(new MyTask());

????????4、調(diào)用waitForDone()函數(shù),等待線程池中的任務(wù)執(zhí)行完成。

QThreadPool::globalInstance()->waitForDone();

????使用QThreadPool實(shí)現(xiàn)線程池功能時(shí),QThreadPool會(huì)自動(dòng)管理線程的創(chuàng)建、銷毀和任務(wù)的調(diào)度,只需要關(guān)注任務(wù)的實(shí)現(xiàn)和提交,無需手動(dòng)處理線程的創(chuàng)建和管理細(xì)節(jié);通過合理設(shè)置線程池的最大線程數(shù),可以控制并發(fā)執(zhí)行的線程數(shù)量,從而優(yōu)化性能和資源利用。

????需要注意的是,QThreadPool默認(rèn)使用自動(dòng)刪除的方式來管理任務(wù)對(duì)象的內(nèi)存(即任務(wù)執(zhí)行完成后會(huì)自動(dòng)刪除任務(wù)對(duì)象)。如果需要手動(dòng)管理任務(wù)對(duì)象的內(nèi)存,可以通過調(diào)用setAutoDelete(false)來禁用自動(dòng)刪除,并在任務(wù)執(zhí)行完成后手動(dòng)刪除任務(wù)對(duì)象。

????QThreadPool還提供了其他一些函數(shù)和信號(hào),用于查詢線程池的狀態(tài)、取消任務(wù)、暫停和恢復(fù)線程池等操作;可以根據(jù)具體需求使用這些功能來實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的線程池邏輯。


4 如何通過QtConcurrent庫實(shí)現(xiàn)線程池

在具體的操作上,通過QtConcurrent庫實(shí)現(xiàn)線程池,要經(jīng)過如下步驟:

????????1、創(chuàng)建一個(gè)函數(shù)或Lambda表達(dá)式,用于執(zhí)行任務(wù)的邏輯。該函數(shù)或Lambda表達(dá)式的參數(shù)和返回值類型根據(jù)任務(wù)的需求而定。

void myTask(int param) {// 執(zhí)行任務(wù)的邏輯
}

????????2、使用QThreadPool的globalInstance()函數(shù)獲取全局的線程池實(shí)例,并使用setMaxThreadCount()函數(shù)來設(shè)置線程池的最大線程數(shù)。

QThreadPool::globalInstance()->setMaxThreadCount(5);

????????3、使用QtConcurrent::run()函數(shù)將任務(wù)提交給線程池執(zhí)行。該函數(shù)會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建線程池,并將任務(wù)添加到線程池中;可以通過指定函數(shù)或Lambda表達(dá)式和參數(shù)來提交任務(wù)。

QtConcurrent::run(myTask, 42);

????????4、使用QThreadPool的waitForDone()函數(shù)來等待所有任務(wù)完成。

QThreadPool::globalInstance()->waitForDone();
QtConcurrent庫會(huì)自動(dòng)管理線程的創(chuàng)建、銷毀和任務(wù)的調(diào)度,只需關(guān)注任務(wù)的實(shí)現(xiàn)和提交,無需手動(dòng)處理線程的創(chuàng)建和管理細(xì)節(jié)。使用QtConcurrent庫可以方便地實(shí)現(xiàn)并行執(zhí)行任務(wù),提高程序的性能和響應(yīng)性。

????QtConcurrent庫還提供了其他一些函數(shù)和類,用于執(zhí)行更復(fù)雜的并行任務(wù),例如map、filter、reduce等操作。這些函數(shù)和類可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化并行任務(wù)的編寫和管理??梢愿鶕?jù)具體需求選擇合適的函數(shù)和類來實(shí)現(xiàn)線程池的功能。


5 如何通過自定義的方式實(shí)現(xiàn)線程池

通過繼承QThread的線程類,在該線程類的run()函數(shù)中循環(huán)來等待目標(biāo)任務(wù)的到來并執(zhí)行任務(wù),就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)自定義的線程池。 ????在具體的操作上,通常要經(jīng)過如下步驟:

????????1、創(chuàng)建一個(gè)繼承自QThread的線程類,該類將作為線程池中的線程。

class WorkerThread : public QThread {
public:void run() {while (true) {// 等待任務(wù)的到來QMutexLocker locker(&mutex);condition.wait(&mutex);// 執(zhí)行任務(wù)的邏輯if (!tasks.isEmpty()) {QRunnable* task = tasks.dequeue();locker.unlock();task->run();delete task;}}}void addTask(QRunnable* task) {QMutexLocker locker(&mutex);tasks.enqueue(task);condition.wakeOne();}private:QMutex mutex;QWaitCondition condition;QQueue<QRunnable*> tasks;
};

????????2、創(chuàng)建一個(gè)包含線程池的容器和一些管理方法的自定義的線程池類,用于管理線程池中的線程和任務(wù)。

class MyThreadPool {
public:MyThreadPool(int threadCount) {for (int i = 0; i < threadCount; ++i) {WorkerThread* thread = new WorkerThread();thread->start();threads.append(thread);}}~MyThreadPool() {for (WorkerThread* thread : threads) {thread->quit();thread->wait();delete thread;}}void addTask(QRunnable* task) {int index = nextThreadIndex.fetchAndAddRelaxed(1) % threads.size();threads[index]->addTask(task);}private:QVector<WorkerThread*> threads;QAtomicInt nextThreadIndex = 0;
};

????????3、在需要使用線程池的地方,創(chuàng)建線程池對(duì)象,并將任務(wù)提交給線程池執(zhí)行。

MyThreadPool threadPool(5);
threadPool.addTask(new MyTask());
????自定義線程池類可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行擴(kuò)展,例如添加線程的動(dòng)態(tài)增減、任務(wù)優(yōu)先級(jí)的管理等功能。需要注意的是,在自定義線程池中,需要手動(dòng)管理線程的創(chuàng)建、銷毀和任務(wù)的調(diào)度,開發(fā)人員需要自行處理線程安全和任務(wù)隊(duì)列的管理,確保線程池的正確運(yùn)行。

????自定義線程池的好處是可以更靈活地控制線程池的行為,并根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行定制化的擴(kuò)展。但同時(shí)也需要開發(fā)人員自行處理線程池的細(xì)節(jié),包括線程的創(chuàng)建、銷毀和任務(wù)的調(diào)度,相對(duì)來說會(huì)更復(fù)雜一些。因此,在選擇實(shí)現(xiàn)方式時(shí)需要根據(jù)實(shí)際需求和復(fù)雜度進(jìn)行權(quán)衡。


6 小結(jié)

整體而言,需要根據(jù)實(shí)際的具體需求和復(fù)雜度,來選擇適合的方式來實(shí)現(xiàn)線程池功能。
http://www.risenshineclean.com/news/55304.html

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