Qt 多线程 QThreads 保持 TCP 连接并被重用

Question

我真的不确定如何解决这个问题，所以我先解释一下。 我需要运行多个线程，每个线程都通过 TCPSocket 连接到某个应用程序，到目前为止没有问题。该应用程序非常耗时，这就是为什么我希望它在多个线程上并行运行，并且每个线程都与之通信。计算完成后，我想将结果发送到另一个收集结果的线程。 为此我写了一个 Worker 类：

class Worker : public QObject {
    Q_OBJECT

public:
    Worker();
    Worker(int port);
    ~Worker();
    QTcpSocket* sock;
    void insert();

public slots:
    void connect();
    void process(const int &id, const QString &param, const int &arity);

signals:
    void ready();
    void finished(const int &id, const int &consistent, const QString &result);
    void error(QString err);
};

现在 superThread 应该处理一个巨大的文件，并且需要将它分散到线程中，然后接收并处理结果。到目前为止，我的方法是在 main() 中连接的另一个 superThread，如下所示：

QThread* superThread = new QThread();
supWorker* super = new supWorker();
for (int i = 0; i < nrWorkers; i++){
    Worker* worker = new Worker(portRange+i);
    QThread* workerThread = new QThread();
    QThread::connect(workerThread, SIGNAL(started()), worker, SLOT(connect()));
    worker->moveToThread(workerThread);
    workerThread->start();
    QThread::connect(super, SIGNAL(process(int, QString, int)), worker, SLOT(process(int,QString,int)));
    QThread::connect(worker, SIGNAL(finished(int, int, QString)), super, SLOT(handleResult(int, int, QString)));
}

这种方式的问题显然是我只能将信号发送到所有连接的线程。我想要 superThread 做的是只向其中一个线程发送参数。我不知道如何处理连接，以便只有一个工作线程接收它？

非常感谢任何帮助或架构想法，在此先感谢。

Answer 1

不确定我的想法是否 100% 正确，但为什么不将工作线程数组传递给超级线程，保留一个表示当前活动线程索引的索引，仅将信号连接到那个，调度需要时发出信号，等待完成，断开信号，推进索引并重复？如果将序列化信号分派给线程是您真正想要的，这可能会起作用。

编辑

好吧，我真的拼命制作了一个基于 Qt 的示例，该示例实现了所需的工作流程并将其放在 github 上。

#pragma once

#include <QThread>
#include <QApplication>
#include <QMetaType>
#include <QTimer>

#include <vector>
#include <memory>
#include <cstdio>
#include <algorithm>

struct Work
{
    int m_work;
};

struct Result
{
    int m_result;
    int m_workerIndex;
};

Q_DECLARE_METATYPE(Work);
Q_DECLARE_METATYPE(Result);

class Worker : public QThread
{
    Q_OBJECT

public:
    Worker(int workerIndex) : m_workerIndex(workerIndex)
    {
        moveToThread(this);
        connect(this, SIGNAL(WorkReceived(Work)), SLOT(DoWork(Work)));
        printf("[%d]: worker %d initialized\n", reinterpret_cast<int>(currentThreadId()), workerIndex);
    }

    void DispatchWork(Work work)
    {
        emit WorkReceived(work);
    }

public slots:
    void DoWork(Work work)
    {
        printf("[%d]: worker %d received work %d\n", reinterpret_cast<int>(currentThreadId()), m_workerIndex, work.m_work);
        msleep(100);
        Result result = { work.m_work * 2, m_workerIndex };
        emit WorkDone(result);
    }

signals:
    void WorkReceived(Work work);
    void WorkDone(Result result);

private:
    int m_workerIndex;
};

class Master : public QObject
{
    Q_OBJECT

public:
    Master(int workerCount) : m_activeWorker(0), m_workerCount(workerCount)
    {
        printf("[%d]: creating master thread\n", reinterpret_cast<int>(QThread::currentThreadId()));
    }
    ~Master()
    {
        std::for_each(m_workers.begin(), m_workers.end(), [](std::unique_ptr<Worker>& worker)
        {
            worker->quit();
            worker->wait();
        });
    }


public slots:
    void Initialize()
    {
        printf("[%d]: initializing master thread\n", reinterpret_cast<int>(QThread::currentThreadId()));
        for (int workerIndex = 0; workerIndex < m_workerCount; ++workerIndex)
        {
            auto worker = new Worker(workerIndex);
            m_workers.push_back(std::move(std::unique_ptr<Worker>(worker)));
            connect(worker, SIGNAL(WorkDone(Result)), SLOT(WorkDone(Result)));
            worker->start();
        }
        m_timer = new QTimer();
        m_timer->setInterval(500);
        connect(m_timer, SIGNAL(timeout()), SLOT(GenerateWork()));
        m_timer->start();
    }
    void GenerateWork()
    {
        Work work = { m_activeWorker };
        printf("[%d]: dispatching work %d to worker %d\n", reinterpret_cast<int>(QThread::currentThreadId()), work.m_work, m_activeWorker);
        m_workers[m_activeWorker]->DispatchWork(work);
        m_activeWorker = ++m_activeWorker % m_workers.size();
    }
    void WorkDone(Result result)
    {
        printf("[%d]: received result %d from worker %d\n", reinterpret_cast<int>(QThread::currentThreadId()), result.m_result, result.m_workerIndex);
    }
    void Terminate()
    {
        m_timer->stop();
        delete m_timer;
    }

private:
    int m_workerCount;
    std::vector<std::unique_ptr<Worker>> m_workers;
    int m_activeWorker;
    QTimer* m_timer;
};

QtThreadExample.cpp：

#include "QtThreadExample.hpp"
#include <QTimer>

int main(int argc, char** argv)
{
    qRegisterMetaType<Work>("Work");
    qRegisterMetaType<Result>("Result");
    QApplication application(argc, argv);
    QThread masterThread;
    Master master(5);
    master.moveToThread(&masterThread);
    master.connect(&masterThread, SIGNAL(started()), SLOT(Initialize()));
    master.connect(&masterThread, SIGNAL(terminated()), SLOT(Terminate()));
    masterThread.start();
    // Set a timer to terminate the program after 10 seconds
    QTimer::singleShot(10 * 1000, &application, SLOT(quit()));
    application.exec();
    masterThread.quit();
    masterThread.wait();
    printf("[%d]: master thread has finished\n", reinterpret_cast<int>(QThread::currentThreadId()));
    return 0;
}

一般来说，解决方案实际上是不从主线程本身发出信号，而是从工作线程发出信号 - 这样您就可以为每个线程获得一个唯一的信号，并且可以在事件循环中异步处理工作，并且然后发出一个线程完成的信号。该示例可以并且应该根据您的需要进行重构，但总的来说，它使用索引和信号线程的想法在 Qt 中演示了生产者/消费者模式。我正在使用通用计时器在主线程（Master::m_timer）中生成工作 - 我猜在你的情况下，你将使用来自套接字、文件或其他东西的信号来生成工作。然后我在一个活动的工作线程上调用一个方法，该方法向工作线程的事件循环发出一个信号以开始执行工作，然后发出一个关于完成的信号。这是一般描述，请查看示例，尝试一下，如果您有任何后续问题，请告诉我。

如果您使用 Qt 对象，我想这会相当不错，但在传统意义上的消费者/生产者模式中，信号/插槽的东西实际上让生活变得更加艰难，一个标准的 C++11 管道，带有 @987654328 @ 和一个调用 condition_variable::notify_one() 的主线程和简单地等待条件变量的工作线程会更容易，但是 Qt 对所有 I/O 东西都有很好的包装器。因此，请尝试一下并做出决定。

下面是示例的示例输出，我猜线程日志表明达到了所需的效果：

还有一点需要注意，因为QApplication 本身运行一个事件循环，如果你没有 GUI，你实际上可以让你的所有 I/O 对象和主类都存在于主线程中并从那里发出信号，从而消除需要一个单独的主线程。当然，如果你有一个 GUI，你不会想用这些东西给它增加负担。