Qt 6.2C++程序設計與桌面應用開發(fā) 思政教學課件 第11、12章 網絡編程、進程與線程

Qt6.2/C++程序設計與桌面應用開發(fā)21世紀高等學校計算機類課程創(chuàng)新規(guī)劃教材–微課視頻版教材目錄第1章初識Qt框架第2章Qt開發(fā)基礎第3章界面設計組件第4章主框架窗口第5章對話框設計第6章事件系統第7章文件與數據庫第8章模型/視圖結構第9章圖形繪制第10章多媒體編程第11章網絡編程第12章進程與線程教材目錄第11章網絡編程11.1Qt網絡模塊11.2網絡信息查詢11.3HTTP編程11.4TCP編程11.5UDP編程11.1Qt網絡模塊Qt提供了多個與網絡相關的模塊，使用這些模塊不僅可以開發(fā)出基于各種網絡協議的應用程序，還可以輕松地將Web內容嵌入到Qt應用程序中，開發(fā)出具有Internet功能的混合桌面應用程序。11.1.1QtNetwork模塊Qt的Network模塊提供了用于編寫TCP/IP客戶端和服務器端程序的各種類，通過這些類可以實現特定的應用層協議。QtNetwork模塊中的部分類及功能如表11.1所示。11.1.2QtWebSockets模塊WebSocket是一種在單個TCP連接上進行全雙工通信的協議。WebSocket使得客戶端和服務器之間的數據交換變得更加簡單，允許服務端主動向客戶端推送數據。在WebSocketAPI中，瀏覽器和服務器只需要完成一次握手，兩者之間就直接創(chuàng)建持久性的連接，并進行雙向數據傳輸。Qt的WebSockets模塊提供了WebSocket協議的實現，使用該模塊中的類能夠開發(fā)出基于WebSocket協議的網絡應用程序，包括客戶端和服務器。QtWebSockets模塊包含4個C++類，它們是：QMaskGenerator、QWebSocket、QWebSocketServerQWebSocketCorsAuthenticatorQMaskGenerator類是一個自定義32位掩碼生成器的抽象庫；QWebSocket類表示實現與WebSocket協議對話的TCP套接字；QWebSocketServer類表示基于WebSocket協議的服務器實現；QWebSocketCorsAuthenticator類表示跨源請求(CrossOriginRequests，簡稱CORS)的身份驗證器對象。下面是一個QWebSocket

和QWebSocketServer類的簡單使用示例。11.1.3QtWebChannel模塊Qt的WebChannel模塊用于支持服務器(QML/C++應用程序)和客戶端(HTML/JavaScript或QML應用程序)之間的對等通信。該模塊提供了2個C++類，即QWebChannel和QWebChannelAbstractTransport類，以及一個名為qwebchannel.js的JavaScript庫。QWebChannel用于將服務器應用程序的QObjects對象暴露給遠程的HTML客戶端；QWebChannelAbstractTransport類用于表示一個C++QWebChannel服務器和一個HTML/JS客戶端之間的通信頻道；qwebchannel.js庫用于將C++和QML應用程序與HTML/JavaScript和QML客戶端無縫集成。下面是一個簡單的示例程序。11.1.4QtWebEngine模塊Qt的WebEngine模塊提供了一個web瀏覽器引擎，可以輕松地將萬維網中的內容嵌入到沒有本地web引擎的平臺上的Qt應用程序中。該模塊為Qt提供了對廣泛的標準Web技術的支持，這些技術可以將用CSS樣式化并用JavaScript腳本化的HTML內容嵌入到Qt應用程序中。QtWebEngine模塊促進了HTML網頁與傳統的基于QWidget的桌面應用程序的集成。QtWebEngine提供了Qt應用程序中動態(tài)web內容區(qū)域的呈現功能，它由3個子模塊組成，分別為QtWebEngineWidgets、QtWebEngine和QtWebEngineCore。這些子模塊的作用及相關C++類的使用方法，請參見Qt的幫助文檔。下面是一個QtWebEngine模塊的簡單使用示例。11.1.5QtWebView模塊Qt的WebView模塊用于在QML應用程序中顯示Web內容，常用于基于Android、IOS操作系統的移動平臺中。由于本教材沒有介紹QML編程，請大家自行運行教材給出的示例代碼項目code_11_1_5，該項目來自于Qt實例minibrowser。圖11.4為項目運行結果。11.2網絡信息查詢與網絡有關的信息有很多，其中主要的是網絡接口信息，也就是網絡中主機的相關信息。在QtNetwork模塊中，QHostInfo

和QNetworkInterface類用于獲取網絡接口信息。11.2.1使用QHostInfo類QHostInfo類用于查找與主機名關聯的IP地址，或與IP地址關聯的主機名。其部分成員函數名稱及功能如表11.2所示?！纠?1.1】編寫一個Qt應用程序，使用QHostInfo類來查詢主機信息。(1)啟動QtCreator集成開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建一個名為examp11_1的Qt應用程序，設置應用程序主窗口基類為QMainWindow。(2)雙擊mainwindow.ui界面文件打開QtDesigner界面設計工具，在應用程序主窗口中放置一個QPlainTextEdit文本編輯器部件和一個QPushButton按鈕部件，對象名稱分別為plainTextEdit和pushButton。布局效果如圖11.5所示。(3)選擇主窗口中的pushButton按鈕，為其添加一個與clicked()信號關聯的槽函數，函數名稱為on_pushButton_clicked()；另外，再添加一個測試用槽函數lookedUp()。兩個槽函數的聲明代碼如下所示：(4)在槽函數on_pushButton_clicked()中添加代碼，獲取本地主機信息。代碼如下所示。(5)在槽函數lookedUp()中添加代碼，獲取遠程主機信息。代碼如下所示。(6)連接網絡，構建并運行程序。11.2.2使用QNetworkInterface類QNetworkInterface類提供一個主機IP地址和網絡接口列表，可以通過該列表來獲取相關網絡信息。其部分成員函數及功能如表11.3所示。【例11.2】編寫一個Qt應用程序，使用QNetworkInterface類來查詢主機信息。(1)復制例11.1中的應用程序examp11_1，將項目名稱修改為examp11_2。刪除程序中的lookedUp()槽函數，以及on_pushButton_clicked()函數中的代碼。(2)修改應用程序主窗口標題以及主窗口中按鈕的標題，如圖11.6所示。(3)在on_pushButton_clicked()函數中添加如下代碼。(4)構建并運行程序。11.3HTTP編程網絡應用程序的開發(fā)分為低級和高級兩個層次；低層次開發(fā)基于網絡的傳輸層協議，例如TCP和UDP協議，實現的是低層的網絡進程通信(Socket通信)的功能；高層次開發(fā)基于應用層的網絡協議，例如HTTP、FTP和SMTP等，它們運行在TCP/UDP傳輸協議之上，在低層Socket通信的基礎上進一步實現應用型的協議功能。11.3.1相關Qt類基于HTTP協議的網絡應用程序的開發(fā)，需要使用QtNetwork模塊提供的一些實現高層網絡操作的類；如QNetworkRequest、QNetworkAccessManager和QNetworkRely等。1、QNetworkRequest類在Qt中，使用QNetworkRequest類來表示一個網絡訪問請求，同時保存該網絡請求的相關信息。作為與請求有關的信息的統一容器，在創(chuàng)建請求對象時指定的URL決定了請求使用的協議，目前支持HTTP、HTTPS、FTP和本地文件URLs的下載或上傳。QNetworkRequest類的部分成員函數及功能，如表11.4所示。2、QNetworkAccessManager類該類用于協調網絡操作。在QNetworkRequest類發(fā)起一個網絡訪問請求后，QNetworkAccessManager類負責發(fā)送該請求、創(chuàng)建網絡響應，并發(fā)送信號來報告網絡通信的進度。QNetworkAccessManager類的部分成員函數及功能如表11.5所示。3、QNetworkReply類Qt用QNetworkReply類來表示網絡請求的響應，它由QNetworkAccessManager類在完成請求調度后創(chuàng)建QNetworkReply類提供了像finished()、readyRead()和downloadProgress()等信號，使用這些信號，可以實現對網絡響應執(zhí)行情況的監(jiān)測，并執(zhí)行相應操作。QNetworkReply類的部分成員函數如表11.6所示。11.3.2HTTP訪問HTTP(HyperTextTransferProtocol，超文本傳輸協議)是一個客戶端和服務器端請求和應答的標準?？梢允褂肣NetworkRequest、QNetworkAccessManager

和QNetworkReply類

來實現Qt應用程序的HTTP訪問功能?！纠?1.3】編寫一個Qt應用程序，實現簡單Web瀏覽器功能。(1)啟動QtCreator集成開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建一個名為examp11_3的Qt應用程序，設置應用程序主窗口基類為QMainWindow。(2)雙擊mainwindow.ui界面文件打開QtDesigner界面設計工具，刪除應用程序主窗口中的菜單欄與狀態(tài)欄。在應用程序主窗口中放置一個QLabel標簽、一個QLineEdit單行文本輸入框、一個名為“訪問”的QPushButton按鈕和一個QPlainTextEdit文本編輯器部件，對象名稱分別為label、lineEdit、pushButton和plainTextEdit。布局效果如圖11.7所示。(3)為主窗口中的“訪問”按鈕添加clicked()信號槽函數，函數名為on_pushButton_clicked()；另外，再添加一個名為replyFinished()的槽函數。這兩個槽函數的聲明代碼如下：privateslots:voidreplyFinished(QNetworkReply*reply);voidon_pushButton_clicked();(4)為MainWindow類添加2個私有成員變量，如下所示。private:…QNetworkAccessManager*manager;QNetworkRequestrequest;(5)在MainWindow類的構造函數中添加如下代碼。manager=newQNetworkAccessManager(this);connect(manager,SIGNAL(finished(QNetworkReply*)),this,SLOT(replyFinished(QNetworkReply*)));這里，finished(QNetworkReply*)是QNetworkAccessManager的信號，該信號在響應完成后自動發(fā)送。(6)編寫on_pushButton_clicked()槽函數代碼，如下所示。(7)編寫replyFinished()槽函數代碼，如下所示。(8)構建并運行程序。11.3.3HTTP下載基于HTTP協議的網絡文件下載與上述HTTP訪問相似，只要將請求后獲取到的響應內容存儲在指定的文件中即可。【例11.4】編寫一個Qt應用程序，實現簡單的Web文件下載功能。(1)啟動QtCreator集成開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建一個名為examp11_4的Qt應用程序，設置應用程序主窗口基類為QMainWindow。(2)雙擊mainwindow.ui界面文件打開QtDesigner界面設計工具，刪除主窗口中的菜單欄與狀態(tài)欄。在應用程序主窗口中放置3個QLabel標簽、2個QLineEdit單行文本編輯框、2個QPushButton按鈕、1個QCheckBox按鈕和1個QPrecess進度條部件。布局效果如圖11.9所示。(3)在MainWindow類中添加成員變量及槽函數，如下所示。(4)在MainWindow類的實現文件中添加代碼，實現程序功能。如下所示。(5)構建并運行程序。11.4TCP編程TCP(TransmissionControlProtocol，傳輸控制協議)是一個用于數據傳輸的低層網絡協議，多個互聯網協議(如HTTP、FTP等)都是基于該協議的。TCP是一個面向數據流和連接的可靠傳輸協議，特別適合用于連續(xù)數據的傳輸。TCP編程一般分為客戶端和服務器端，即使用C/S(Client/Server)模型。11.4.1相關Qt類在QtNetwork模塊類中，有2個與TCP直接相關的類QTcpSocket

和QTcpServer。QTcpSocket

用于建立TCP連接后使用套接字(Socket)進行通信；QTcpServer用于服務器端建立網絡監(jiān)聽，創(chuàng)建網絡Socket連接。1、QTcpSocket類QTcpSocket類為TCP提供一個接口，用于建立TCP連接并傳輸數據流。其繼承關系如圖11.10所示。2、QTcpServer類QTcpServer類提供基于TCP的服務器。該類繼承自QObject，并被QScptServer類繼承。其部分成員函數及功能如表11.8所示。11.4.2服務器端編程服務器端程序首先需要用QTcpServer::listen()開始服務器端監(jiān)聽，可以指定監(jiān)聽的IP地址和端口，一般一個服務程序只監(jiān)聽某個端口的網絡連接。當有新的客戶端接入時，QTcpServer內部的incomingConnection()函數會創(chuàng)建一個與客戶端連接的QTcpSocket對象，然后發(fā)射信號newConnection()。在newConnection()信號的槽函數中，可以用nextPendingConnection()接受客戶端的連接，然后使用QTcpSocket與客戶端進行通信。【例11.5】編寫一個Qt應用程序，演示基于TCP協議的服務器端程序設計方法。(1)啟動QtCreator集成開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建一個名為examp11_5的Qt應用程序，設置應用程序主窗口基類為QWidget。(2)雙擊widget.ui界面文件打開QtDesigner界面設計工具，在應用程序主窗口中放置一個QListWidget列表框、一個QLabel標簽、一個QLineEdit單行文本編輯框和一個QPushButton按鈕部件，其對象名稱分別為listWidget、label、lineEdit和pushButton。布局效果如圖11.11所示。(3)在項目中添加一個名為Server的C++類，其頭文件server.h和實現文件server.cpp如下所示。(4)在項目中添加一個名為Client的C++類，其頭文件client.h和實現文件client.cpp如下所示。(5)在Widget類中添加私有成員變量server，以及私有槽函數on_pushButton_clicked()和updateServer()。其聲明代碼如下所示。(6)在Widget類的構造函數中添加代碼，并實現上述(5)中的2個槽函數功能。如下所示。(7)構建并運行程序，單擊“啟動服務器”按鈕啟動服務器。(8)為了對服務器端程序進行測試，需要運行客戶端應用程序。運行教材源碼中的examp11_6應用程序(例11.6中的客戶端應用程序)，如圖11.12所示。11.4.3客戶端編程客戶端應用程序的編程非常簡單，只需要使用一個QTcpSocket對象，即可和服務器端程序進行通信。【例11.6】編寫一個Qt應用程序，演示基于TCP協議的客戶端程序設計方法。程序運行結果如圖11.13和圖11.14所示。這里啟動了2個客戶端應用程序。(1)啟動QtCreator集成開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建一個名為examp11_6的Qt應用程序，設置應用程序主窗口基類為QWidget。(2)雙擊widget.ui界面文件打開QtDesigner界面設計工具，在應用程序主窗口中放置部件并使用布局管理器進行布局。主窗口中部件類型及對象名稱如如圖11.15所示。(3)在Widget類中添加私有成員變量和槽函數，其聲明代碼如下所示。(4)在Widget類的構造函數中添加代碼，并實現上述(3)中的5個槽函數功能。如下所示。(5)構建并運行程序。11.5UDP編程UDP(UserDatagramProtocol，用戶數據報協議)是輕量的、不可靠的、面向數據報(datagram)、無連接的協議，它可以用于對可靠性要求不高的場合。與TCP通信不同，兩個程序之間進行UDP通信無需預先建立持久的socket連接，UDP每次發(fā)送數據報都需要指定目標地址和端口。Qt中的UDP通信通過QUdpSocket類來實現。11.5.1QUdpSocket類與QTcpSocket一樣，QUdpSocket也是從QAbstractSocket類派生出來的，其繼承關系如圖11.10所示。除了繼承下來的函數之外，QUdpSocket還定義了一些特有的成員函數，如表11.9所示。11.5.2UDP單播UDP消息傳送有單播、廣播、組播三種模式，其示意圖如圖11.16所示?！纠?1.7】編寫一個Qt應用程序，演示基于UDP協議的網絡通信功能的實現方法。(1)啟動QtCreator集成開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建一個名為examp11_7的Qt應用程序，設置應用程序主窗口基類QWidget。(2)雙擊widget.ui界面文件打開QtDesigner界面設計工具，在應用程序主窗口中放置部件并使用布局管理器進行布局。主窗口中部件對象類型及名稱如圖11.19所示。(3)打開examp11_7.pro項目文件，添加QtNetwork模塊支持。如下所示。QT+=network(4)在Widget類中添加私有成員變量、成員函數和槽函數，其聲明代碼如下所示。(5)在Widget類的構造函數中添加代碼，并實現上述(4)中的5個函數功能。如下所示。(5)構建并運行程序。11.5.3UDP組播UDP組播是主機之間“一對一組”的通信模式。組播報文的目的地址使用D類IP地址，D類地址不能出現在IP報文的源IP地址字段。用同一個IP多播地址接收多播數據報的所有主機構成了一個組，稱為多播組或組播組。所有的信息接收者都加入到一個組內，并且一旦加入之后，流向組地址的數據報立即開始向接收者傳輸，組中的所有成員都能接收到數據報。組中的成員是動態(tài)的，主機可以在任何時候加入和離開組播組?！纠?1.8】編寫一個Qt應用程序，演示基于UDP協議的網絡組播通信功能的實現方法。(1)啟動QtCreator集成開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建一個名為examp11_8的Qt應用程序，設置應用程序主窗口基類QWidget。(2)雙擊widget.ui界面文件打開QtDesigner界面設計工具，在應用程序主窗口中放置部件并使用布局管理器進行布局。主窗口中部件對象類型及名稱如圖11.22所示。(3)打開examp11_8.pro項目文件，添加QtNetwork模塊支持。如下所示。QT+=network(4)在Widget類中添加私有成員變量、成員函數和槽函數，其聲明代碼如下所示。(5)在Widget類的構造函數中添加代碼，并實現上述(4)中的函數功能。如下所示。(5)構建并運行程序。課后作業(yè)思政本章結束Qt6.2/C++程序設計與桌面應用開發(fā)21世紀高等學校計算機類課程創(chuàng)新規(guī)劃教材–微課視頻版教材目錄第1章初識Qt框架第2章Qt開發(fā)基礎第3章界面設計組件第4章主框架窗口第5章對話框設計第6章事件系統第7章文件與數據庫第8章模型/視圖結構第9章圖形繪制第10章多媒體編程第11章網絡編程第12章進程與線程教材目錄第12章進程與線程12.1相關Qt類12.2進程12.3線程12.4線程控制12.1相關Qt類Qt對進程和線程的支持是通過一系列的類協同實現的，其中主要的有QProcess類和QThread類。QProcess類用來啟動一個進程并與其進行通信；QThread類提供不依賴于平臺的管理線程常用方法。12.1.1QProcess類QProcess類屬于Qt的core模塊中，它是QIODevice類的直接子類，屬于Qt的順序訪問I/O設備；同時，QProcess類也是QObject的子類，因而具有Qt的信號/槽功能。其繼承關系如圖12.1所示。QProcess類提供了大量的函數實現進程的啟動、控制、查詢、設置及通信等功能。其部分成員函數及功能如表12.1所示。下面是一段使用QProcess啟動cmd.exe控制臺程序并執(zhí)行dir命令的示例代碼。12.1.2QThread類QThread類直接繼承自QObject類，每個QThread對象代表了一個在應用程序中可以獨立控制的線程，這個線程與進程中的其他線程分享數據。表12.2給出了QThread類的部分非繼承成員函數及功能。下面是一段使用QThread類實現多線程的示例代碼。12.2進程進程(Process)是計算機中的程序關于數據集合上的一次運行活動，是正在運行的程序的實例。從理論角度來看，進程是對正在運行的程序過程的抽象；從實現角度來看，進程就是一種數據結構。進程清晰地刻畫了動態(tài)系統的內在規(guī)律，并有效地管理和調度進入計算機系統主存儲器運行的程序。12.2.1進程的啟動進程是一個“執(zhí)行中的程序”，所以，啟動進程就是開始運行一個程序。可以使用QProcess類的start()、startDetached()和execute()函數來啟動一個進程。下面是一個在Qt應用程序中打開/關閉Windows系統計算器的簡單實例?！纠?2.1】編寫一個Qt應用程序，在程序中運行Windows計算器。(1)打開QtCreator集成開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建一個基于QWidget類的Qt應用程序。項目名稱為examp12_1。(2)雙擊項目視圖中的widget.ui界面文件，打開QtDesigner設計工具，對程序主窗口界面進行設計。在主窗口中添加1個QPlainTextEdit類型的多文本編輯器，和2個QPushButton類型的按鈕。3個對象的名稱分別為plainTextEdit、startButton和closeButton。(3)為2個QPushButton按鈕添加clicked()信號的槽函數，函數名稱分別為on_startButton_clicked()和on_closeButton_clicked()。(4)打開widget.h頭文件，為Widget類添加一個名為isActive()的私有成員函數，用于判斷計算器是否已經啟動；添加一個名為showError()的槽函數，用于顯示啟動進程時可能會出現的錯誤信息；添加3個名稱為myProcess、program和arguments的私有成員變量，分別表示進程、外部程序以及命令行參數。代碼如下所示。(5)打開widget.cpp文件，編寫構造函數、自定義函數，以及槽函數代碼，以實現程序功能。如下所示。(6)構建并運行程序。12.2.2進程間通信Qt提供了多種方法在Qt應用程序中實現進程間通信(IPC，Inter-ProcessCommunication)。主要有：1、TCP/IP方法2、LocalServer/Socket方法3、SharedMemory方法4、D-Bus協議方法5、QProcess方法6、SessionManagement方法1、TCP/IP方法跨平臺的QtNetwork模塊提供了眾多的類來實現網絡編程。它不僅提供了使用特定應用程序級協議進行通信的高級類(如QNetworkAccessManager)，也提供了用于實現相關協議的低級類(如QTcpSocket、QTcpServer、QSslSocket)。本教材的第11章網絡編程中詳細介紹了此種方法。2、LocalServer/Socket方法跨平臺的QtNetwork模塊提供了使本地網絡編程可移植且容易的類。它提供了QLocalServer

和QLocalSocket類，允許在本地設置中進行類似網絡的通信?！纠?2.2】編寫一個Qt應用程序，通過LocalServer/Socket方法來實現進程之間的通信。(1)打開QtCreator集成開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建2個基于QDialog類的Qt應用程序。項目名稱分別為examp12_1_server和examp12_1_client。前者表示服務器端程序，后者表示客戶端程序。(2)編寫服務器端程序代碼。下面只給出部分關鍵代碼，其他請參見教材源碼。(3)編寫客戶端程序代碼。下面只給出部分關鍵代碼，其他請參見教材源碼。(4)構建并運行程序。3、SharedMemory方法QtNetwork模塊中的跨平臺的QSharedMemory

共享內存類，提供對操作系統的共享內存的實現，它允許多個線程和進程安全訪問共享內存段。QSystemSemaphore也可以用來控制訪問由系統共享的資源以及進程之間的通信?！纠?2.3】編寫一個Qt應用程序，使用共享內存來實現進程之間的通信。(1)打開QtCreator集成開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建一個基于QWidget類的Qt應用程序。項目名稱為examp12_3。(2)雙擊項目視圖中的widget.ui界面文件，打開QtDesigner設計工具，對程序主窗口界面進行設計。在主窗口中添加1個QLabel標簽控件，和2個QPushButton類型的按鈕。3個對象的名稱分別為label、loadFromFileButton和loadFromSharedMemoryButton。(3)為2個QPushButton按鈕添加clicked()信號的槽函數，函數名稱分別為on_loadFromFileButton_clicked()和on_loadFromSharedMemoryButton_clicked()。(4)打開widget.h頭文件，為Widget類添加一個名為detach()的私有成員函數，用于將進程與共享內存段分離；添加一個名為sharedMemory的QSharedMemory私有成員對象，用于表示共享內存段。代碼如下。private:voiddetach();private:…QSharedMemorysharedMemory;(5)打開widget.cpp文件，編寫構造函數、自定義函數，以及槽函數代碼，以實現程序功能。如下所示。(4)構建并運行程序。4、D-Bus協議方法Qt的D-Bus模塊是一種可用于使用D-Bus協議實現IPC的唯一Unix庫。它將Qt的信號和槽機制延伸到IPC級別，允許由一個進程發(fā)出的信號被連接到另一個進程的槽。該方法的實現，請參見Qt的示例程序D-BusChatExample和D-BusRemoteControlledCarExample5、QProcess方法跨平臺類QProcess能夠用于啟動外部程序作為子進程，并與它們進行通訊。它提供了用于監(jiān)測和控制該子進程狀態(tài)的API。另外，QProcess為從QIODevice繼承的子進程提供了輸入/輸出通道。該方法的實現，請參見上面12.1.1小節(jié)中的code_12_1_1示例項目。6、SessionManagement方法在Linux/X11平臺上，Qt提供了會話管理的支持。會話容許事件傳播到進程，例如，當檢測到關機時，進程和應用程序能夠執(zhí)行任何必須的操作，如保存打開的文檔等。12.3線程Qt對線程的支持是通過三個方面來實現的：一是提供了一組與平臺無關的線程類，二是提供了一個線程安全的事件發(fā)送方式，三是提供了跨線程的信號與槽的關聯。Qt對多線程操作的全面支持，使得開發(fā)可移植的Qt多線程應用程序變得非常容易，同時還可以充分發(fā)揮多處理器中各個內核的效用。12.3.1線程的運行在Qt的多線程應用程序中，通常使用QThread類提供的方法來對線程進行管理。一個QThread類的對象管理一個線程，默認情況下，線程是在QThread::run()函數中開始運行的，run()函數通過調用exec()啟動并運行Qt的事件循環(huán)。1、線程的創(chuàng)建在多線程編程中，將應用程序的線程稱為主線程，額外創(chuàng)建的線程稱為工作線程。工作線程可以通過兩種方法來創(chuàng)建:一種方法是自定義QThread類的子類，并重載run()函數；另一種方法是先創(chuàng)建工作對象，然后使用QObject::moveToThread()函數將工作對象嵌入到線程中。(1)使用QThread子類對象通過子類化QThread來創(chuàng)建工作線程，是Qt多線程編程中的常用方法。下面是一段示例代碼。(2)使用QObject::moveToThread()函數通過這種方法創(chuàng)建工作線程，首先需要創(chuàng)建一個工作者對象，將線程任務集中到這個對象中，然后使用QObject::moveToThread()函數完成工作線程的創(chuàng)建。示例如下。2、線程的啟動工作線程創(chuàng)建完成后，可以在外部創(chuàng)建該線程的實例，然后調用start()函數來開始執(zhí)行該線程，start()默認會調用run()函數。下面來看一個簡單的實例?！纠?2.4】編寫一個Qt應用程序，統計n個自然數中質數的個數。要求統計計算在單獨的線程中完成，主線程接收用戶輸入并顯示統計結果。(1)打開QtCreator集成開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建一個基于QWidget類的Qt應用程序。項目名稱為examp12_4。(2)雙擊項目視圖中的widget.ui界面文件，打開QtDesigner設計工具，對程序主窗口界面進行設計。在主窗口中添加2個QLabel標簽、1個QPushButton按鈕、1個QLineEdit單行文本輸入框和1個QPlainTextEdit多行文本編輯器。其中，單行文本輸入框、按鈕和多行文本編輯器控件對象的名稱分別為lineEdit、pushButton和plainTextEdit。(3)右擊主窗口中的lineEdit控件，選擇快捷菜單中的“Gotoslots…”菜單命令，為單行文本控件添加editingFinished信號關聯槽函數on_lineEdit_editingFinished()；使用同樣的方法，為“計算”按鈕控件添加clicked信號關聯槽函數on_pushButton_clicked()。(4)在項目中添加一個QThread類的派生類MyThread，并重載run()虛函數。為類MyThread添加私有成員變量endNum，用于存儲需要統計的自然數的個數；為endNum成員變量添加公有的設置函數setEndNum()。代碼如下所示。接著，編寫mythread.cpp文件中的代碼，完成成員變量的初始化、成員變量的設置和線程任務等工作。代碼如下所示。(5)打開widget.h文件，在類Widget中添加一個MyThread類型的對象myThread，并為上述第(3)步中創(chuàng)建的2個槽函數添加代碼，實現相應的功能。如下所示。(6)構建并運行程序。程序運行后，輸入不同的n值，并單擊“計算”按鈕進行測試，結果如圖12.10所示。該程序子線程中的計算結果是直接在控制臺輸出的，如果要將計算結果傳遞到主線程中，就需要了解線程間通信的基本方法。12.3.2線程間通信線程間的通信一般通過兩種方法來實現，即成員變量方法和自定義信號方法。成員變量方法就是通過線程對象的成員變量來返回線程數據；自定義信號方法通過在線程類中定義信號，利用信號參數來傳遞線程數據。1、成員變量方法由于線程任務是在run()函數中完成的，而run()函數又屬于線程類的成員函數，所以可以通過線程類的成員變量來存儲run()函數中的相關數據?！纠?2.5】編寫一個Qt應用程序，使用成員變量來實現線程之間的通信。(1)復制例12.4中的項目examp12_4，并將名稱修改為examp12_5。(2)打開項目中的mythread.h文件，在MyThread線程類中添加一個類型為long的私有成員變量result，并為其添加公有的getResult()函數。getResult()函數實現代碼如下：longMyThread::getResult(){returnresult;}(3)修改run()函數中的代碼，將計算結果賦值給成員變量result。如下所示。voidMyThread::run(){…//qDebug()<<"在1~"<<endNum<<"的n個自然數中，質數的個數為:"<<n;result=n;}(4)打開項目中的widget.h文件，在類Widget中添加槽函數returnResult()。其實現代碼如下所示：voidWidget::returnResult(){longr=myThread.getResult();QStringstr;str.setNum(r);ui->plainTextEdit->insertPlainText(str);}(5)在Widget類的構造函數中編寫代碼，將槽函數returnResult()和QThread::finished信號關聯。代碼如下：connect(&myThread,&QThread::finished,this,&Widget::returnResult);子線程運行結束后，即刻調用主窗口中的returnResult()槽函數，將計算結果顯示在多行文本編輯器光標所在的位置。(6)構建并運行程序。程序運行后，在文本輸入框中輸入n并回車，然后單擊“計算”按鈕開始統計計算。程序計算時，可以在主窗口中進行其他操作，主線程沒有被阻塞。如圖12.12所示。2、自定義信號方法在Qt的信號與槽通訊機制中，對象在發(fā)射信號的時候是可以附帶傳送一些參數的。所以，可以通過在線程類中定義信號，利用信號參數來傳遞線程數據?！纠?2.6】編寫一個Qt應用程序，使用自定義信號方法實現線程之間的通信。(1)復制例12.4中的項目examp12_4，并將名稱修改為examp12_6。(2)打開項目中的mythread.h頭文件，為線程類MyThread添加一個信號函數。代碼如下：signals:voidreturnResult(longresult);(3)打開項目中的mythread.cpp文件，修改線程類MyThread的run()函數中的代碼，如下所示。voidMyThread::run(){…//qDebug()<<"在1~"<<endNum<<"的n個自然數中，質數的個數為:"<<n;emitreturnResult(n);}(4)打開項目文件widget.h，在類Widget中添加槽函數getResult()，并編寫其實現代碼。如下所示。voidWidget::getResult(longresult){longr=result;QStringstr;str.setNum(r);ui->plainTextEdit->insertPlainText(str);}(5)在Widget類的構造函數中編寫代碼，將槽函數getResult()和MyThread::returnResult信號關聯。代碼如下：connect(&myThread,&MyThread::returnResult,this,&Widget::getResult);(6)構建并運行程序。12.4線程控制線程之間存在著互相制約的關系，具體可以分為互斥和同步這兩種關系。在Qt中，線程的互斥與同步控制，可以使用QMutex、QMutexLocker、QReadWriteLock、QReadLocker、QWriteLocker、Qsemaphore和QWaitCondition

等類來實現。12.4.1基于互斥量互斥量可以通過Qmutex

或QMutexLocker類實現。Qmutex和QMutexLocker

又稱為互斥鎖，用于保護共享資源(如對象、數據結構和代碼段等)，它們能夠保證多線程程序中在同一時刻只有一個線程訪問共享資源?！纠?2.7】編寫一個Qt應用程序，示例使用互斥量保護共享資源。(1)打開QtCreator集成開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建一個基于QWidget類的Qt應用程序，項目名稱為examp12_7。(2)在項目中添加一個名為TestData的C++類，并在該類中定義2個靜態(tài)成員sharedNumber和sharedNumMutex，前者表示共享整型數據；后者表示互斥鎖。代碼如下。(3)在項目中添加2個QThread的子線程類，類名分別為WorkThread1和WorkThread2。在這兩個類中實現QThread::run()虛函數，代碼如下。(4)在項目主窗口中添加一個QPushButton類型的按鈕，并在其clicked()信號對應的槽函數中編寫代碼，如下所示。voidWidget::on_pushButton_clicked(){m_workThread2.start();//先啟動線程2m_workThread1.start();}(5)構建并運行程序。為了對比運行結果，程序運行測試分兩次來進行。先注釋掉上述(3)步代碼中的語句1、語句5和語句9，測試不使用互斥鎖的情形，結果如圖12.14所示。從輸出結果可以看出，在線程1中輸出的結果為17(0+2+20-5)，這個結果是執(zhí)行了語句6、語句2和語句3后得到的。也就是說，在線程2還沒有對共享數據TestData::sharedNumber修改(語句7還沒有執(zhí)行)完成的時候，線程1便對該共享數據進行了修改。很顯然這個計算結果是不符合程序設計者的初衷的。接著，測試使用互斥鎖后程序的運行情況。取消語句1、語句5和語句9的注釋，重新構建并運行程序，結果如圖12.15所示。從結果可以看到，使用互斥鎖以后，線程1就不能在線程2訪問共享數據的時候對其進行操作了。這樣有效保護了程序