Qt线程池QThreadPool的使用详解

2022-08-22 08:37:00 作者：欧特克_Glodon

本文主要介绍了Qt线程池QThreadPool的使用详解，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧

一、目的

现在所有的高性能服务器程序，几乎都会使用到线程池技术，从而更好且有效的榨干服务器性能。而创建并销毁线程的过程势必会消耗内存。而在日常开发中内存资源是及其宝贵的，所以QT 多线程之线程池QThreadPool就有很大用处了。它可以用来管理线程的优先顺序，防止创建过多的线程，起到很好的管理作用。

二、最优线程数

线程的创建和销毁是有性能开销的，当我们有少量业务需要处理时，我们可以放到线程中完成，甚至可以多开几个线程并行处理。
那么，问题来了，如果需要海量的数据处理，难道无休止的开线程下去吗？

首先，要明白CPU的性能是有限的，每个线程好比一个处理时间片，多个线程之间切换处理，CPU线程上下文来回切换，这个也是需要消耗时间的。所以，物极必反，当线程数量到达一个点后，可能消耗在线程切换的时间，会大于实际线程处理业务的时间，这个可以想象的到。

那么很容易明白：线程数并不是越多越好，而是某个范围或者某个经验值。

一般来讲，我们可以认为，最佳性能线程数==CPU逻辑核心数量，比如CPU是4核8线程，那么开8个线程可以达到性能最佳。
一般电脑是开启超线程的，也就是4核可以模拟出8个逻辑核，故称4核8线程。
QThreadPool线程池默认最大线程数，也是CPU逻辑Core的数量。
严格意义来讲，最佳线程数还与处理业务类型有关，如业务属于IO密集型、CPU密集型，根据经验推断：

IO密集型，频繁读取磁盘上的数据，或者需要通过网络远程调用接口。线程数经验值是：2N，其中N代表CPU逻辑Core数；
CPU密集型，非常复杂的调用，循环次数很多，或者递归调用层次很深等。线程数经验值是：N + 1，其中N代表CPU逻辑Core数。

三、线程池的原理

最佳性能线程数可以认为等于CPU逻辑核心数量N，所以我们设计程序，为了得到更好的性能，需要实现如下的需求：

限制创建最大线程数量<=N；
尽可能复用线程，避免频繁创建和销毁线程资源，降低无谓消耗；
线程在空闲时，应该休息，避免占用CPU资源；
线程在有业务需要处理时，需要激活；
当业务来了，这N个线程如何分配；

上述问题，高度封装的QThreadPool线程池可以解决。

线程池的优点：

创建和销毁线程需要和OS交互，少量线程影响不大，但是线程数量太大，势必会影响性能，使用线程池可以这种开销；
线程池维护一定数量的线程，使用时，将指定函数传递给线程池，线程池会在线程中执行任务；
线程池，属于对象池，对象池都是为了复用，以避免频繁申请和释放对象所造成的性能损失。
线程池创建好后，池内默认一个线程也没有，当通过相关函数加入任务后，线程池根据任务数量会自动创建线程，任务会合理分配到各个线程上执行，但是线程总数量不会超过设定的最大值。
若任务处理完毕，则池内所有线程进入挂起状态，不占用CPU时间片，待任务再次到来，便会激活部分或全部线程，处理任务。
若任务过多，当前没有空闲的线程，则新增任务会被放置到缓存队列中，等待线程空闲后，再进行处理，这样，每个任务与线程可以有一个合理的分配，相当于实现了业务处理的负载均衡。故而可以以最好的性能来处理业务。

四、QThreadPool线程池

下面是QThreadPool的常用函数：

int activeThreadCount() const //当前的活动线程数量
 
void clear()//清除所有当前排队但未开始运行的任务
 
int expiryTimeout() const//线程长时间未使用将会自动退出节约资源，此函数返回等待时间
 
int maxThreadCount() const//线程池可维护的最大线程数量
 
void releaseThread()//释放被保留的线程
 
void reserveThread()//保留线程，此线程将不会占用最大线程数量，从而可能会引起当前活动线程数量大于最大线程数量的情况
 
void setExpiryTimeout(int expiryTimeout)//设置线程回收的等待时间
 
void setMaxThreadCount(int maxThreadCount)//设置最大线程数量
 
void setStackSize(uint stackSize)//此属性包含线程池工作线程的堆栈大小。
 
uint stackSize() const//堆大小
 
void start(QRunnable *runnable, int priority = 0)//加入一个运算到队列，注意start不一定立刻启动，只是插入到队列，排到了才会开始运行。需要传入QRunnable ，后续介绍
 
bool tryStart(QRunnable *runnable)//尝试启动一个
 
bool tryTake(QRunnable *runnable)//删除队列中的一个QRunnable，若当前QRunnable 未启动则返回成功，正在运行则返回失败
 
bool waitForDone(int?<i>msecs</i>?=?-1)//等待所有线程运行结束并退出，参数为等待时间-1表示一直等待到最后一个线程退出

QRunnable类：所有runable对象的基类。
QRunnable类是一个接口, 用于表示需要执行的任务或代码段, 具体任务在run() 函数内部实现。可以使用QThreadPool在各个独立的线程中执行代码。如果autoDelete() 返回true (默认值), QThreadPool将自动删除QRunnable 。使用setAutoDelete() 可更改是否自动删除。
QThreadPool 是创建线程池函数，QRunnable是线程池的线程具体执行操作函数，两者要搭配使用。

五、QThreadPool简单示例

执行效果如下：

#include <QCoreApplication>
#include <QThreadPool>
#include <QDebug>

class Task1 : public QRunnable
{
public:
    Task1()
    { }
    virtual ~Task1() override
    {
        qDebug() << "~Task1()";
    }

    virtual void run() override
    {
        qDebug() << "do Task1 work:" << QThread::currentThreadId();
    }
};

class Task2 : public QRunnable
{
public:
    Task2()
    { }
    virtual ~Task2() override
    {
        qDebug() << "~Task2()";
    }

    virtual void run() override
    {
        qDebug() << "do Task2 work:" << QThread::currentThreadId();
    }
};

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

    Task1* task1 = new Task1();
    Task2* task2 = new Task2();

    QThreadPool threadPool;
    threadPool.start(task1);
    threadPool.start(task2);
    threadPool.waitForDone();

    return a.exec();
}

注意：
线程池使用时传入继承于的QRunnable类对象（并启动该线程对象），并且线程池会自主释放在其中的线程（提高程序性能），还能实现并发，提高效率；不过不能使用信号槽进行通信，需要使用QMetaObject::invokeMethod进行通信。

到此这篇关于Qt线程池QThreadPool的使用详解的文章就介绍到这了,更多相关Qt线程池QThreadPool内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！