Linux 下 Qt 多線程編程：線程類、同步機制、自定義事件與定時器替代方案

Qt 多線程支持概覽

Qt 從 2.2 版本提供跨平台多線程支持，三大支柱：

1. 平台無關的線程類（QThread 等）。
2. 線程安全的事件投遞（postEvent）。
3. 同步原語（QMutex、QWaitCondition、QSemaphore）。

某些場景下，定時器機制可替代多線程，避免線程安全問題。

1. 平台相關的線程支持啟用

• Windows：編譯器選項 -mt，鏈接 qt-mt 庫。
• Unix/Linux：configure -thread，生成 libqt-mt，鏈接選項 -lqt-mt。
• 均需定義宏 QT_THREAD_SUPPORT（Windows 在 qconfig.h，Unix 在 Makefile）。

2. 核心線程類

QThread

• 繼承 QThread 並重寫 run() 實現線程邏輯（類似 Java Thread.run()）。
• 主線程：GUI 事件循環線程，處理窗口系統事件分發。
• QThread::postEvent(receiver, event)：從非主線程向對象投遞事件（線程安全），事件入隊後喚醒主線程分發，事件處理器在主線程執行。

QMutex

互斥鎖，保護臨界區：lock() / unlock()，支持 QMutexLocker RAII 風格。

QWaitCondition

條件變量，線程等待特定條件：wait(mutex, timeout)、wakeOne()、wakeAll()。

3. 自定義事件在多線程中的應用

步驟

1. 繼承 QCustomEvent，構造函數傳入 Type(User + 偏移) 避免衝突。
2. 工作線程（QThread 子類）在 run() 中創建自定義事件，調用 postEvent(receiver, event)。
3. 接收對象（QWidget 子類）重寫 customEvent(QCustomEvent*)，根據 type() 分發處理。

代碼示例

// 自定義事件
class UserEvent : public QCustomEvent {
public:
    UserEvent(QString s) : QCustomEvent(346798), sz(s) {}
    QString str() const { return sz; }
private:
    QString sz;
};

// 工作線程
class UserThread : public QThread {
public:
    UserThread(QObject* r, QMutex* m, QWaitCondition* c);
    void run() override {
        UserEvent* re = new UserEvent(resultString);
        QThread::postEvent(receiver, re);
    }
};

// 接收控件
void UserWidget::customEvent(QCustomEvent* e) {
    if (e->type() == 346798) {
        UserEvent* re = static_cast(e);
        newString = re->str();
    }
}

4. 定時器機制模擬多線程

將並發事件串行化，簡化同步，適合「處理時間短、消息頻率低」場景。

核心思路

• 主線程創建 QTimer，連接 timeout() 信號到槽函數 slotReadFile()。
• 槽函數中：stop() 定時器 → 讀取設備文件（Socket/FIFO） → 分發消息 → start() 重啟定時器。
• 無消息時立即重啟；有消息則處理完畢後重啟。

示例代碼

Server::Server(QWidget* parent) : QWidget(parent) {
    readTimer = new QTimer(this);
    connect(readTimer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(slotReadFile()));
    readTimer->start(100);  // 100ms 周期
}

int Server::slotReadFile() {
    readTimer->stop();
    ret = read(file, buf);
    if (ret <= 0) {
        readTimer->start(100);
        return -1;
    }
    // 根據 buf 分發消息給各處理對象...
    readTimer->start(100);
    return 0;
}