Qt多线程互斥

目录

一、多线程与临界资源的依赖

现象分析

二、互斥和解决方法

三、QMutex的主要成员函数和使用

四、示例代码

五、小结

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一、多线程与临界资源的依赖

除了上一节所说的，多线程在代码执行的时序上会有依赖，那么其他地方是否还有所依赖呢？答案是有的，也就是与临界资源的问题，所谓临界资源是指每次只允许一个线程进行访问（读或写）的资源。

假设两个线程都要访问一个全局变量的临界资源，两个线程谁都不让谁，进行对资源的抢占，发生了竞争，致使读写数据会出现错误，严重的可能还会导致程序运行崩溃，出错的现象谁也说不准，比如以下代码的示例：

#include 
#include 
#include 

int g_i_current_data = 0;

class ThreadMutexA : public QThread
{
protected:

    void run()
    {
        qDebug() << objectName() << ": run begin...";

        while( true )
        {
            g_i_current_data++;
            qDebug() << objectName() << ": " << g_i_current_data;
            msleep(1);
        }

        qDebug() << objectName() << ": run end...";
    }
};

class ThreadMutexB : public QThread
{
protected:

    void run()
    {
        qDebug() << objectName() << ": run begin...";

        while( true )
        {
            g_i_current_data--;
            qDebug() << objectName() << ": " << g_i_current_data;
            msleep(1);
        }

        qDebug() << objectName() << ": run end...";
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    qDebug() << "main begin...";

    ThreadMutexA thread_a;
    ThreadMutexB thread_b;

    thread_a.setObjectName("ThreadMutexA");
    thread_b.setObjectName("ThreadMutexB");

    thread_a.start();
    thread_b.start();

    qDebug() << "main end...";

    return a.exec();
}

现象分析

1、现象：这段小示例代码已经经过半小时的测试，幸运的是并没有出现程序崩溃，但是仔细一看，数据的打印是有问题的，我们想让这个全局变量在A线程中加1，在B线程中减1，这明显与我们想法相违背；

2、原因分析：导致这现象的原因是多线程对临界资源的抢占，造成了互斥（竞争）的问题。

二、互斥和解决方法

1、多线程互斥：多线程在同一个时刻都需要访问（读/写）临界资源；

2、解决方案：QMutex类是线程锁类，它可以保证线程间的互斥，利用线程锁可以保证临界资源的安全性。

三、QMutex的主要成员函数和使用

1、void QMutex::lock()：（1）当锁空闲时，线程获取锁并继续执行；（2）当锁被获取时，阻塞并等待锁的释放。

2、void QMutex::unlock()：释放锁，同一把锁的获取lock()和释放unlock()必须成对出现

3、使用

    QMutex mutex;
    mutex.lock();

    // do something you want

    mutex.unlock();

四、示例代码

将线程锁的概念引入上面的问题当中，并解决问题。

#include 
#include 
#include 
#include 

int g_i_current_data = 0;
QMutex g_mutex;

class ThreadMutexA : public QThread
{
protected:

    void run()
    {
        qDebug() << objectName() << ": run begin...";

        while( true )
        {
            g_mutex.lock();

            g_i_current_data++;
            qDebug() << objectName() << ": " << g_i_current_data;

            g_mutex.unlock();

            msleep(1);
        }

        qDebug() << objectName() << ": run end...";
    }
};

class ThreadMutexB : public QThread
{
protected:

    void run()
    {
        qDebug() << objectName() << ": run begin...";

        while( true )
        {
            g_mutex.lock();

            g_i_current_data--;
            qDebug() << objectName() << ": " << g_i_current_data;

            g_mutex.unlock();

            msleep(1);
        }

        qDebug() << objectName() << ": run end...";
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    qDebug() << "main begin...";

    ThreadMutexA thread_a;
    ThreadMutexB thread_b;

    thread_a.setObjectName("ThreadMutexA");
    thread_b.setObjectName("ThreadMutexB");

    thread_a.start();
    thread_b.start();

    qDebug() << "main end...";

    return a.exec();
}

五、小结

1、临界资源每次只允许一个线程进行访问（读/写）操作；

2、QMutex线程锁可以保护线程间互斥；

3、线程只有获取锁成功才能去访问临界资源；

4、锁被其他线程获取时，就必须阻塞并等待锁的释放；

5、线程锁的获取和释放必须在同一个线程中成对出现，类似new和delete一样。