QT异步编程之线程池QThreadPool

一、概述

在一个应用程序中，我们需要多次使用线程，也就意味着，我们需要多次创建并销毁线程。而创建线程并销毁线程的过程势必会消耗内存。QThreadPool是Qt框架中用于管理线程池的类。它提供了一种高效的方式来管理和重用线程，从而减少线程创建和线程的开销。

二、QThreadPool的核心功能

1、线程重用：QThreadPool维护一组线程，任务完成后线程不会被销毁，而是保留在线程池中等待下一个任务。

2、任务队列：当所有线程都在忙碌时，新任务会被放入队列中，等待线程空闲处理。

3、自动扩展和收缩：根据任务数量动态调整线程池中的线程数量。

4、全局线程池：Qt提供了一个全局的QThreadPool实例，可以通过QThreadPool::globalInstance()访问。

三、QThreadPool的主要方法

1、void start(QRunnable *runnable, int priority = 0);

将任务（QRunnable对象）添加到线程池中执行

2、bool tryStart(QRunnable *runnable);

尝试立即执行任务。如果没有可以线程，返回false

3、 bool waitForDone(int msecs = -1);

阻塞当前线程，直到所有任务完成

4、void setMaxThreadCount(int maxThreadCount);

设置线程池最大线程池数

5、 int activeThreadCount() const;

返回当前正执行任务的线程数

6、 static QThreadPool *globalInstance();

返回全局的QThreadPool实例

7、 void setExpiryTimeout(int expiryTimeout);

设置线程池中线程的过期时间（以毫秒为单位），当一个线程在指定时间内没有执行任务时，线程池会将该线程销毁，以减少资源占用。如果为负值（默认），则新创建的线程不会过期，即在线程池销毁之前，线程不会退出。

8、 void clear();

清楚线程池，从队列中移除尚未启动的runnable

四、QRunnable类

QThreadPool的任务是通过QRunnable对象表示的。QRunnable是一个抽象基类，需要继承它并实现run()方法来定义任务的具体逻辑。

1、 virtual void run() = 0;

纯虚函数，子类必须实现。定义任务的具体逻辑

2、 void setAutoDelete(bool _autoDelete) { ref = _autoDelete ? 0 : -1; }

设置任务完成后是否自动删除，默认值为true。这个标志必须在调用QThread::strart()之前设置。在之后调用将出现未定义行为。

3、 bool autoDelete() const { return ref != -1; }

返回任务是否自动删除

五、使用QThreadPool的步骤

1、创建任务：继承QRunnable并实现run()方法

// 自定义任务类
class MyTask : public QRunnable
{
public:MyTask(int id) : m_id(id) {}void run() override {qDebug() << "Task" << m_id << "started in thread" << QThread::currentThreadId();QThread::sleep(2); // 模拟耗时操作qDebug() << "Task" << m_id << "finished in thread" << QThread::currentThreadId();}private:int m_id;
};

2、将任务提交到线程池：使用QThreadPool::start()

    // 获取全局线程池QThreadPool* pool = QThreadPool::globalInstance();// 设置线程池的最大线程数pool->setMaxThreadCount(3);// 创建并提交任务for (int i = 0; i < 10; ++i) {MyTask* task = new MyTask(i);pool->start(task);}

3、等待任务完成（可选）：使用QThreadPool::waitForDone()阻塞当前线程，直到所有任务完成

    // 等待所有任务完成qDebug() << "Waiting for tasks to finish...";pool->waitForDone();qDebug() << "All tasks finished!";

六、完整代码

#include <QCoreApplication>
#include <QThreadPool>
#include <QRunnable>
#include <QDebug>
#include <QThread>// 自定义任务类
class MyTask : public QRunnable
{
public:MyTask(int id) : m_id(id) {}void run() override {qDebug() << "Task" << m_id << "started in thread" << QThread::currentThreadId();QThread::sleep(2); // 模拟耗时操作qDebug() << "Task" << m_id << "finished in thread" << QThread::currentThreadId();}private:int m_id;
};int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication app(argc, argv);// 获取全局线程池QThreadPool* pool = QThreadPool::globalInstance();// 设置线程池的最大线程数pool->setMaxThreadCount(3);// 创建并提交任务for (int i = 0; i < 10; ++i) {MyTask* task = new MyTask(i);pool->start(task);}// 等待所有任务完成qDebug() << "Waiting for tasks to finish...";pool->waitForDone();qDebug() << "All tasks finished!";return 0;
}

七、运行结果

Task 0 started in thread 0x1a34
Task 1 started in thread 0x1a38
Task 2 started in thread 0x1a3c
Task 0 finished in thread 0x1a34
Task 3 started in thread 0x1a34
Task 1 finished in thread 0x1a38
Task 4 started in thread 0x1a38
Task 2 finished in thread 0x1a3c
Task 5 started in thread 0x1a3c
...
All tasks finished!

说明：线程池最多同时运行三个任务。当一个任务完成后，线程池会立即从队列中取出下一个任务执行。