使用 QT 线程解决运行时问题答案

【问题标题】：Solving run-time problems with QT threads使用 QT 线程解决运行时问题
【发布时间】：2015-01-30 15:29:08
【问题描述】：

我目前的问题是两个 QT 线程。其中一个发出信号以在第二个线程中开始操作，然后等待结果。一旦第二个线程完成，第一个线程应该使用来自第二个线程的结果继续其自己的操作。

为了让第一个线程休眠，我使用了 QMutex 和 QWaitCondition。第一个线程发出一个信号，然后在等待条件下休眠。但现在的问题是：如果第二个线程以某种方式比第一个线程更快，并且在第一个线程进入等待条件之前发出了 wakeAll() 调用，我就会卡住。我可以实现一个等待时间，但是我又不灵活了，如果第二个线程需要的时间比第一个线程等待的时间长，我又遇到了问题。

此问题已在此处解决：http://woboq.com/blog/qwaitcondition-solving-unavoidable-race.html，但他们决定不解决此问题。那么，有没有可能避免这种竞争条件？

补充：我不想把这个函数转换为第一个线程的函数，因为这个特定的函数应该可以同时从多个线程访问，而不会导致竞争条件。 IE。 Thread1 应该调用 Thread2 中的函数，等待完成，Thread3 也想调用该函数，但不允许这样做，它也必须等到完成。如果函数完成，Thread3 可以访问它。（不止两个线程也是如此）。

示例函数：
这个函数应该发出信号，然后等待唤醒信号：

void Spectrometer_Control::moveStepper(int steps, bool dir)
{
    emit stepperMoving();
    qDebug() << "From Spectrometer_Control: Stepper should move in direction " + QString::number(dir) + " from position " + QString::number(MonoPos);
    int newTarget = MonoPos + ((dir == true)?(steps):(-1 * steps));
    qDebug() << "New target: " + QString::number(newTarget);
    emit moveStepperToTarget(steps, dir);
    qDebug() << "Locking WaitMutex!";
    WaitMutex->lock();
    qDebug() << "Waiting for signal!";
    WaitForEngine->wait(WaitMutex);
    WaitMutex->unlock();
    qDebug() << "Finally unlocked!";
}

这个函数接收到调用，应该唤醒每个等待的函数：

void Stepper_Control_Worker::moveStepper(int steps, bool dir)
{
    waitMutex->lock();
    qDebug() << "Motor moved from down below!";
    Stepper_Control_Worker::STP[1]->setValue((dir == true)?BlackLib::high:BlackLib::low);
    usleep(50000);
    Stepper_Control_Worker::STP[0]->setValue(BlackLib::low);
    usleep(50000);
    for(int i = 0; i < steps; i++)
    {
        Stepper_Control_Worker::STP[0]->setValue(BlackLib::high);
        usleep(50000);
        Stepper_Control_Worker::STP[0]->setValue(BlackLib::low);
    }
    WaitCond->wakeAll();
    waitMutex->unlock();
    emit StepperMoved(steps, dir);
}

第二个函数是“stepper_control”类的子成员（不能直接访问，只能通过访问）。步进控制器外部控件可以由多个函数使用，不仅是 Spectrometer_Control 中的函数 moveStepper，而且为了使事情更容易，我只添加了一个外部函数。但是在我不想让我的步进器感到困惑之后，我想如上所述限制访问。

【问题讨论】：

如果您只想让第一个线程休眠并等待第二个线程完成，为什么还要使用第二个线程？
因为我的第二个线程在另一个类中，也应该通过其他几种方式访问。把它放到这个类的一个函数中，就不可能在其他线程的其他函数中使用它，这也必须等待它。（AFAIK，错了吗）？
线程不驻留在类中。 QThread 更像是一个线程控制器。从 QObject 派生的类可以移动到不同的线程。尽管如此，我仍然不明白为什么需要创建第二个线程。线程允许并发处理，（根据您的描述）您的应用程序没有使用它。如果您发布问题的示例代码，您可能会收到更好的响应，而缺少这可能是为什么有人（不是我）决定对您的问题投反对票的原因。
@Merlin069：这段代码是否应该完整且可运行？
理想情况下是的，但如果不是，只要是一个能清楚地描述问题的最小示例，就可以了。听起来您的问题更多是与类之间的通信有关的设计问题，而不是与线程有关的任何问题。

标签： c++ multithreading qt race-condition

【解决方案1】：

也许Qt::BlockingQueuedConnection 是你需要的？

阻塞队列连接类似于队列连接，但发送者线程阻塞，直到接收者所在线程的事件循环拾取事件，调用槽，然后返回；

【讨论】：

【解决方案2】：

让第二个线程发回信号并将代码后等待移动到该插槽可能是安全的。

class Worker1: public QObject{
    Q_OBJECT

    //...

    signals:
        void startWorking();
    slots:
        void answer(QVariant);
};

class Worker2: public QObject{
    Q_OBJECT

    //...

    slots:
        void startWorking();
    signals:
        void answer(QVariant);
};

否则，您需要在持有QMutex 的同时设置第二个线程设置的变量以向第一个发出信号：

线程1：

emit startWorking();
{
    QMutexLocker lock(&thread2->mutex);
    while(!thread2->finished){//loop guards against spurious wakeups
        thread2->cond->wait(&mutex);
    }
}

和线程2：

{
    QMutexLocker lock(&mutex);
    finished=true;
    cond->wakeAll();
}

这样，如果 thread2 更快，那么在 thread1 到达时 thread2->finished 已经为真，并且互斥锁在测试它和等待 QWaitCondition 之间保护变量。

【讨论】：