最開始使用Qt時就遇到過QT Gui失去響應的問題,我是用多線程的方式解決的,然而通常來說,多線程是會降低程序的運行速度。
之後,在使用QSqlQuery::execBatch()函數時,Qt Gui 又失去響應,雖然多線程可以解決,但是如果能用單線程很好解決的,最好不要用到多線程,因為多線程不僅容易拖慢程序的速度,編程及維護的難度也更大,能用簡單方法解決的,就不要用復雜的方法。
於是我再次搜索資料,期望在解決方案的選擇與解決步驟上,能夠得到一個全面而又細致的總結。
Witold Wysota 的文章https://doc.qt.io/archives/qq/qq27-responsive-guis.html#performinglongoperations 總結的非常不錯。
Jason Lee的翻譯: http://blog.csdn.net/jasonblog/article/details/5568589
所以本文是在此文基礎上的部分翻譯、理解與二次總結。總之,有刪減,有補充,所以沒寫 '轉' 字。
一、問題的來源與分析
首先,我們要知道 “為什麼Qt Gui 會停止響應?”。簡明扼要的說就是:長時間的密集處理或等待阻塞了Qt的事件循環,應用程序不能響應來自窗口系統的事件請求(《C++ Gui Qt4》 P135中有描述)。 那麼多長算長呢?一秒鐘算長,兩秒鐘太長。
其次,“ 何種情形下會發生該問題? ”。可分為兩種情形:
第一,長時間按順序執行的密集運算,全部計算結束後才能繼續執行,如快速傅立葉變換。
第二,“ 觸發 ”了某項操作,該操作完成後才能進行“ 下一步 ”, 所以這裡描述的是異步操作,如保存文件操作,服務器等待連接、網絡下載等。詳細見附注(1).
私以為兩種情形並無明顯的概念上的區分,本質是一樣的,但兩種情形有不同的處理方法,特別是第二種情形, 在Qt框架下 ,用Qt的信號和槽機制往往可以解決阻塞問題,如QTcpServer::newConnection信號通知連接的到來,QIODevice::bytesWritten()與 QIODevice::readyRead()通知文件的讀寫,它們都是以非阻塞的形式實現相關功能的利器。 而第一種情形,不僅所有的事件循環停止了,信號和槽也暫時被忽視。我們將針對以上兩種情形尋找解決方案。
最後,我們考慮是否可以把這個造成 Qt Gui 停止響應的罪魁禍首大卸八塊,即把他拆分成一個個小塊,如果可以拆分,那麼每塊之間是依賴還是獨立,如果獨立那問題好辦,放在不同的位置獨立運作,否則,我們只能同步的執行,而最差的結果是——根本無法拆分!!
總之,考慮以上信息差異,執行不同的解決方案。
二、解決方案
Manual event processing(人工執行事件)
保持事件循環有一種最基本的方法——讓程序去處理 懸掛事件好了 ,處理完了再回來繼續我的後續運算,要做到這一點,就要在我的運算代碼中間加上處理事件的代碼,這句代碼就是 QCoreApplication::processEvents();,只要該句代碼能夠周期性的被執行,就能保持Qt Gui的響應。
//代碼來源於上述鏈接所指向文章
for (int i = 3; i <= sqrt(x) && isPrime; i += 2) { label->setText(tr("Checking %1...").arg(i)); if (x % i == 0) isPrime = false; QCoreApplication::processEvents(); if (!pushButton->isChecked()) { label->setText(tr("Aborted")); return; } }
部分翻譯(略)——可查看 Jason Lee的翻譯
該方案除了 具有Witold Wysota文中 所提到缺點之外,《C++ Gui Qt4》P135中還提到,用戶可能會在應用程序還在執行某種操作時,或者關閉了主窗口,或者通過界面再次觸發相同操作,這樣就會產生不可預料的後果,如 一個保存文件對話框,用戶單擊save按鈕後,程序開始磁盤文件的寫入操作,該操作還未完成時,用戶再次單擊了關閉按鈕,或者再次單擊save按鈕。書中給出的解決辦法是將 qApp->processEvents()替換為qApp-> processEvents(QEventLoop::ExcludeUserInputEvents),以告訴Qt忽略鼠標事件和鍵盤事件。
Using a Worker Thread(使用任務線程)
翻譯(略)—— Jason Lee的翻譯
除了 Witold Wysota 文中所說的重新實現QThread類之外,還可以使用QObject::moveToThread(QThread *thread)函數,將
進行復雜運算的對象移入子線程中運行,前提是子線程不能夠有父對象,否則無法移入子線程。示例如下:
QThread *thread = new QThread(this); MyComputation *computation = new MyComputation();//負責密集運算的對象 computation->moveToThread(thread); connect(thread, SIGNAL(started()), computation ,SLOT( compute()) ); //compute()為computation的運算函數 thread->start();
需注意的是,將 computation 對象移入子線程後, 依舊不可直接調用 computation 對象 compute()函,應該調用線程對象的start()函數,發出started()信號觸發 computation 對象的運算操作,否則依舊會阻塞主線程。
Waiting in a Local Event Loop(在本地事件循環中等待)
翻譯(略)—— Jason Lee的翻譯
注解:如文章開頭所說,“等待異步事件完成”,也就是說這種方法是針對異步事件而設計的,異步事件執行過程中會不斷發送信號,我們根據該信號決定程序接下來的行為,包括人工執行事件。而 Manual event processing 適用於順序執行的操作 。
Solving a Problem Step by Step(分步驟解決問題)
翻譯(略)
如前文所說,如果一個復雜操作可以拆分為獨立的子操作,那麼拆分應該是最好的解決辦法。至於如何拆分,可以通過閱讀《重構》這本書來學習。
Parallel Programming
翻譯(略)
三、總結
前面我提到過,我是用queryBatch()函數導致了Qt Gui無法響應的,最後我選擇了 Using a Worker Thread這種方法。queryBatch()是一個操作數據庫的批處理函數,非常便利,但它是順序執行的,我無法用異步方式來處理它,函數內部是不可見的,也無法人工執行事件或者拆分,最後只能使用子線程來執行它了,這就是為便利所付出的代價吧。不同情況有不同的解決方案,認清自己的問題很重要。
四、附注
(1) “ 觸發 ”了某項操作,該操作完成後才能進行“ 下一步 ”,但實際上對於“觸發”這個行為本身而言,它的職責已經完成了,而
“下一步”指的是某個功能執行中的“下一步”,當然也可能是編程語境下的“ 下一步 ”,即下一條語句, 所以這裡描述的是異步操作,如保存文件操作,服務器等待連接、網絡下載等。
舉個栗子, 創建了QTcpServer對象並調用listen() 函數監聽連接,這時如果調用QTcpServer::waitForNewConnection(...)函數,就會阻塞程序的運行,直到連接到來函數才能返回,進而執行下一句。這裡,listen()函數“ 觸發 ”了監聽行為, “ 下一步 ”與網絡連接相關的動作要等連接到來後才能執行,而 QTcpServer::waitForNewConnection(...)則作為我們是否執行下一步的判斷標准,只不過這裡用的是阻塞的方式;對於異步操作,也可以用非阻塞的方式解決,Qt的信號和槽機制就能很好的解決,如我們可以接收newConnection()信號判斷連接是否到來,而不必將程序阻塞在那。