Применение классов Qt во вторичных потоках

Применение классов Qt во вторичных потоках

Функция называется потокозащищенной (thread—safe), если она может спокойно вызываться одновременно из нескольких потоков. Если две такие функции вызываются из различных потоков и совместно используют одинаковые данные, результат всегда будет вполне определенным. Это определение можно расширить на класс, и тогда класс будет называться потокозащищенным, если все его функции могут вызываться одновременно из различных потоков, не мешая работе друг друга, если они даже работают с одним и тем же объектом.

В Qt потокозащищенными являются классы QMutex, QMutexLocker, QReadWriteLock, QReadLocker, QWriteLocker, QSemaphore, QThreadStorage<T>, QWaitCondition и часть программного интерфейса QThread. Кроме того, несколько функций являются потокозащищенными, в частности QObject::connect(), QObject::disconnect(), QCoreApplication::postEvent(), QCoreApplication::removePostedEvent() и QCoreApplication::removePostedEvents().

Большинство классов Qt неграфического интерфейса удовлетворяют менее строгому ограничению: они являются реентерабельными (reentrant). Класс называется реентерабельным, если разные его экземпляры могут одновременно использоваться разными потоками. Однако одновременный доступ к одному реентерабельному объекту при многопоточной обработке недостаточно надежен и должен контролироваться при помощи мьютекса. Реентерабельность классов отмечается в справочной документации Qt. Обычно любой класс С++, который не использует глобальные переменные (или, другими словами, совместно используемые данные), является реентерабельным.

Класс QObject — реентерабельный, однако не следует забывать о трех ограничениях:

• Дочерние объекты QObject должны создаваться их родительским потоком. В частности, это означает, что созданные во вторичном потоке объекты нельзя создавать с указанием в качестве родительского объекта QThread, потому что этот объект был создан в другом потоке (либо в главном потоке, либо в другом вторичном потоке).

• Все объекты QObject, созданные во вторичном потоке, должны быть удалены до удаления соответствующего объекта QThread. Это можно обеспечить путем создания объектов в стеке функцией QThread::run().

• Объекты QObject должны удаляться в том потоке, в котором они были созданы. Если требуется удалить объект QObject, существующий в другом потоке, мы должны вызвать потокозащищенную функцию QObject::deleteLater(), которая регистрирует событие «отсроченное удаление».

Такие подклассы QObject неграфического интерфейса, как QTimer, QProcess и сетевые классы, являются реентерабельными. Мы можем использовать их в любом потоке, содержащем цикл обработки событий. Во вторичных потоках цикл обработки событий начинается с вызова QThread::exec() или таких удобных функций, как QProcess::waitForFinished() и QAbstractSocket::waitForDisconnected().

Из-за ограничений, унаследованных от низкоуровневых библиотек, на основе которых построена поддержка графического пользовательского интерфейса в Qt, QWidget и его подклассы нереентерабельны. Одним из следствий этого является невозможность прямого вызова функций виджета из вторичного потока. Если мы, например, хотим изменить текст QLabel из вторичного потока, мы можем генерировать сигнал, связанный с QLabel::setText(), или вызвать из этого потока функцию QMetaObject::invokeMethod(). Например:

void MyThread::run()

{

…

QMetaObject::invokeMethod(label, SLOT(setText(const QString &)),

Q_ARG(QString, "Hello"));

…

}

Многие из классов Qt неграфического интерфейса, включая QImage, QString и классы—контейнеры, применяют оптимизацию неявного совместного использования данных. Хотя такая оптимизация делает класс нереентерабельным, в Qt не возникает проблем, потому что Qt использует атомарные инструкции языка ассемблер для реализации потокозащищенного подсчета ссылок, делая реентерабельными Qt—классы, применяющие неявное совместное использование данных.

Модуль QtSql также может использоваться в многопоточных приложениях, но он имеет свои ограничения, которые отличаются для разных баз данных. Более подробную информацию вы найдете в сети Интернет по адресу http://doc.trolltech.com/4.1/sql-driver.html. Полный список предостережений, относящихся к многопоточной обработке, находится на веб-странице http://doc.trolltech.com/4.1/threads.html.