QWaitCondition是什么？

在多线程的程序中，多个线程之间的同步实际上就是它们之间的协调问题。采用的互斥量和基于QReadWriteLock的方法都是对资源的锁定和解锁，避免同时访问资源时发生冲突。这些方法的缺点是，在一个线程解锁资源后，不能及时通知其他线程。

QWaitCondition提供了另外一种改进的线程同步方法，QWaitCondition与QMutex结合，可以使一个线程在满足一定条件时通知其他多个线程，使它们及时作出响应，这样比只使用互斥量效率要高一些。

QWaitCondition提供如下一些函数：

• wait(QMutex *lockedMutex)，解锁互斥量lockedMutex，并阻塞等待唤醒条件，被唤醒后锁定lockedMutex并退出函数；
• wakeAll()，唤醒所有处于等待状态的线程，线程唤醒的顺序不确定，由操作系统的调度策略决定；
• wakeOne()，唤醒一个处于等待状态的线程，唤醒哪个线程不确定，由操作系统的调度策略决定。

QWaitCondition 一般用于“生产者/消费者”（producer/consumer)模型中。“生产者”产生数据，“消费者”使用数据，上一篇文章中的数据采集、显示与存储的三线程例子就适用这种模型。

使用QWaitCondition定义掷骰子的线程

创建实例程序，将掷骰子的程序（参见前面文章：从零开始学Qt（77）：多线程程序实例 - 投骰子； 从零开始学Qt（79）：基于互斥量的线程同步 ）修改为producer/consumer模型，一个线程类 QThreadProducer专门负责掷骰子产生点数；一个线程类QThreadConsumer专门及时读取数据，并送给主线程进行显示。这两个类定义在一个文件qmythread.h里，定义代码如下：

class QThreadProducer : public QThread
{
	Q_OBJECT
private:
  bool m_stop=false; //停止线程
protected:
	void run() Q_DECL_OVERRIDE;
public:
  QThreadProducer();
  void stopThread();
};

class QThreadConsumer : public QThread
{
	Q_OBJECT
private:
	bool m_stop=false; //停止线程
protected:
	void run() Q_DECL_OVERRIDE;
public:
  QThreadConsumer();
  void stopThread();
signals:
	void newValue(int seq,int diceValue);
};

QThreadProducer用于掷骰子，但是去掉了开始和暂停的功能，线程一启动就连续地掷骰子。 QThreadConsumer用于读取掷骰子的次数和点数，并用发射信号方式把数据传递出去。这两个类的实现代码在一个文件qmythread.h里，下面是这两个类的实现代码的主要部分:

void QThreadProducer::run()
{
  m_stop=false;
  seq=0;
  qsrand(QTime::currentTime().msec());//随机数初始化
  while(!m_stop){ //循环主体
    mutex.lock();
    diceValue=qrand(); //获取随机数
    diceValue=(diceValue % 6)+1;
    seq++;
    mutex.unlock();
    newdataAvailable.wakeAll(); //唤醒所有线程，有新数据了
    msleep(500); //线程休眠
  }
}

void QThreadConsumer::run()
{
  m_stop=false;
  while(!m_stop){ //循环主体
    mutex.lock();
    newdataAvailable.wait(&mutex); // 先解锁mutex，使其他线程可以使用mutex
    emit newValue(seq,diceValue);
    mutex.unlock();
  }
}

掷骰子的次数和点数的变量定义为共享变量，这样两个线程都可以访问。定义了互斥量 mutex，定义了 QWaitCondition 实例 newdataAvailable，表示有新数据可用了。

QThreadProducer::run()函数负责每隔500毫秒掷骰子产生一次数据，新数据产生后通过等待条件唤醒所有等待的线程，即：

newdataAvailable.wakeAll();

QThreadConsumer::run()函数中的while循环，首先需要将互斥量锁定，再执行下面的一条语句:

newdataAvailable.wait(&mutex);

这条语句以mutex作为输入参数，内部会首先解锁mutex，使其他线程可以使用mutex， newdataAvailable进入等待状态。当QThreadProducer产生新数据使用 newdataAvailable.wakeAll()唤醒所有线程后，newdataAvailable.wait(&mutex)会再次锁定mutex，然后退出阻塞状态，以执行后面的语句。

所以，使用QWaitCondition可以使QThreadConsumer线程的执行过程进入等待状态。在 QThreadProducer线程满足条件后，唤醒QThreadConsumer线程及时退出等待状态，继续执行后面的程序。

使用掷塞子的线程

使用QThreadProducer和QThreadConsumer实现掷骰子的实例程序运行时界面如图所示。下方的状态标签显示了两个线程的状态。

窗口的Widget类的定义如下（省略了按钮槽函数等一些不重要的部分)：

class Widget : public QWidget
{
	Q_OBJECT
protected:
	void closeEvent(QCloseEvent *event);
private:
  QThreadProducer threadProducer;
  QThreadConsumer threadConsumer;
private slots:
//自定义槽函数
  void onthreadA_started();
  void onthreadA_finished();
  void onthreadB_started();
  void onthreadB_finished();
  void onthreadB_newValue(int seq, int diceValue);
};

这里主要是定义了两个线程的实例，并定义了几个自定义槽函数。采用信号与槽的方式与 threadConsumer建立通信并获取数据。Widget的构造函数主要完成信号与槽函数的关联，

Widget::Widget(QWidget *parent)
: QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{//构造函数
  ui->setupUi(this);
  connect(&threadProducer,SIGNAL(started()),
  	this,SLOT(onthreadA_started()));
  connect(&threadProducer,SIGNAL(finished()),
  	this,SLOT(onthreadA_finished()));
  connect(&threadConsumer,SIGNAL(started()),
  	this,SLOT(onthreadB_started()));
  connect(&threadConsumer,SIGNAL(finished()),
  	this,SLOT(onthreadB_finished()));
  connect(&threadConsumer,SIGNAL(newValue(int,int)),
     this,SLOT(onthreadB_newValue(int,int)));
}

onthreadB_newValue是主线程用于接收和显示结果的槽函数，

void Widget::onthreadB_newValue(int seq, int diceValue)
{//处理槽函数
  QString str=QString::asprintf("第 %d 次掷散子，数为：%d", seq, diceValue);
  ui->plainTextEdit->appendPlainText(str);
  QPixmap pic; //图片显示
  QString filename=QString::asprintf(":/dice/pic/d%d.jpg", diceValue);
  pic.load(filename);
  ui->labPic->setPixmap(pic);
}

其它4个自定义状态显示槽函数的代码与上一篇文章中实例的相同或相似，这几个函数的代码不再详细列出。

“启动线程”按钮的代码如下：

void Widget::on_btnStartThread_clicked()
{//启动线程按钮
  threadConsumer.start();
  threadProducer.start();
  ui->btnStartThread->setEnabled(false);
  ui->btnStopThread->setEnabled(true);
}

两个线程启动的先后顺序不应调换，应先启动threadConsumer，使其先进入wait状态，后启动threadProducer，这样在 threadProducer 里wakeAll()时threadConsumer就可以及时响应，否则会丢失第一次掷骰子的数据。

“结束线程”按钮的代码如下：

void Widget::on_btnStopThread_clicked()
{//结束线程按钮
  threadProducer.stopThread(); //结束线程的 run()函数执行
  threadProducer.wait();
  threadConsumer.terminate();//可能处于等待状态，用terminate强制结束
  threadConsumer.wait();
  ui->btnStartThread->setEnabled(true);
  ui->btnStopThread->setEnabled(false);
}

结束线程时，若按照上面的顺序先结束threadProducer线程，则必须使用terminate()来强制结束threadConsumer线程，因为threadConsumer可能还处于条件等待的阻塞状态中，将无法正常结束线程。

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