QT为什么只能由主线程操作UI

QT为什么只能由主线程操作UI

背景

QT中，每次非UI线程去更新UI都要通过信号槽去刷。其实不光是QT，很多GUI程序框架都是这么规定的。比如在C#中上位机主要靠主线程刷新UI，当其他线程操作控件时，必须通过委托的方式。委托实质就是一个函数。

主线程：主线程是唯一允许创建QApplication或者QCoreApplication对象的，并且调用exec()启动事件循环的线程。

原因

直接原因：UI 线程负责和用户交互，因此不能长时间阻塞。因此耗时任务必须开启一个后台线程来完成。

根本原因：

• 多线程操作一个UI，很容易导致或者极其容易导致涉及操作了UI的线程间的反向加锁和死锁问题。
• 刷新UI，得走显卡吧，得刷显存吧，得排队吧，得阻塞吧，涉及到IO还得中断的事件，你敢并发？你以为加锁就ok了？锁能锁住线程，锁不住IO

参考：为什么大多数程序子线程都不能刷新UI？ - 知乎 (zhihu.com)

非UI线程中刷新UI

在非 UI 线程中更新 UI (例如改变 QLabel 的文本) 应该使用 信号槽 或者 QMetaObject::invokeMethod()，不要直接调用 widget 的函数，例如在非 UI 线程中直接调用 QLabel::setText(text) 就有可能让程序崩溃。

通过信号槽的方式，由于更新请求和更新动作的完成地在不同的线程中，信号的槽执行会在UI线程的事件循环中出发，避免了非UI线程直接操作UI。

示例

main.cpp

#include "Widget.h"
#include <QApplication>

int main(int argc, char *argv[]) {
    QApplication a(argc, argv);
    Widget w;
    w.show();
    return a.exec();
}

XThread 类

#ifndef XTHREAD_H
#define XTHREAD_H

#include <QThread>

class XThread : public QThread {
    Q_OBJECT
public:
    XThread();

protected:
    void run() Q_DECL_OVERRIDE;

signals:
    void currentTime(const QString &time);
};

#endif // XTHREAD_H
#include "XThread.h"
#include <QDateTime>
#include <QDebug>

XThread::XThread() {
}

void XThread::run() {
    qDebug() << "XThread:  " << QThread::currentThread();

    while (true) {
        Q_EMIT currentTime(QDateTime::currentDateTime().toString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
        QThread::msleep(1000);
    }
}

Widget 类

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>

class XThread;
class QLabel;

class Widget : public QWidget {
    Q_OBJECT

public:
    explicit Widget(QWidget *parent = 0);
    ~Widget();

    Q_INVOKABLE void showTime(const QString &time);

private:
    XThread *thread;
    QLabel *timeLabel;
};

#endif // WIDGET_H
#include "Widget.h"
#include "XThread.h"
#include <QDebug>
#include <QMetaObject>
#include <QLabel>
#include <QHBoxLayout>

Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent) {
    // 界面布局
    timeLabel = new QLabel("");
    QHBoxLayout *hl = new QHBoxLayout();
    hl->addWidget(new QLabel("线程里的信号触发修改:"));
    hl->addWidget(timeLabel);
    this->setLayout(hl);

    // 创建启动线程
    thread = new XThread();
    thread->start();

    // 事件处理 1
    connect(thread, &XThread::currentTime, [this](const QString &time) {
        qDebug() << "connect:  " << QThread::currentThread(); // 当前环境的上下文属于线程 XThread
        this->showTime(time); // Error: 有时候没问题，有时候会有警告，有的时候程序直接退出，所以不要这么做，相当于在 XThread 中直接调用
        QMetaObject::invokeMethod(this, "showTime", Q_ARG(QString, time)); // OK: 一个线程调中用另外一个线程中函数的正确姿势
    });

    // 事件处理 2
    connect(thread, &XThread::currentTime, this, &Widget::showTime); // OK: 使用信号槽
}

Widget::~Widget() {
}

void Widget::showTime(const QString &time) {
    qDebug() << "showTime: " << QThread::currentThread(); // 使用 invokeMethod() 调用时属于 Ui 线程
    this->timeLabel->setText(time);
}

输出，发现有 2 个线程:

• 0x7fdcf660e040 是 XThread
• 0x7fdcf65001e0 是 Ui 线程

XThread:   XThread(0x7fdcf660e040)
connect:   XThread(0x7fdcf660e040)
showTime:  XThread(0x7fdcf660e040)
connect:   XThread(0x7fdcf660e040)

showTime:  XThread(0x7fdcf660e040)
showTime:  QThread(0x7fdcf65001e0)
showTime:  QThread(0x7fdcf65001e0)
showTime:  QThread(0x7fdcf65001e0)
showTime:  QThread(0x7fdcf65001e0)
connect:   XThread(0x7fdcf660e040)
showTime:  XThread(0x7fdcf660e040)
showTime:  QThread(0x7fdcf65001e0)
showTime:  QThread(0x7fdcf65001e0)
connect:   XThread(0x7fdcf660e040)
showTime:  XThread(0x7fdcf660e040)
showTime:  QThread(0x7fdcf65001e0)

结果

// 在 XThread 线程上下文里调用
this->showTime(time);

// 在 Ui 线程上下文里调用
QMetaObject::invokeMethod(this, "showTime", Q_ARG(QString, time));
connect(thread, &XThread::currentTime, this, &Widget::showTime);