Qt Concurrent框架详解(QFuture、QFutureWatcher)
1.概述
Qt Concurrent是Qt提供的一个并发编程框架,用于简化多线程和并行计算的开发。它提供了一组易于使用的函数和类,可以方便地在多线程环境下处理并发任务。
有以下特点:
简单易用:Qt Concurrent提供了一组高级函数和类,使多线程和并行计算变得简单易用。开发者无需显式地创建和管理线程,而是通过调用Qt Concurrent提供的函数实现并发任务。
自动任务分割:Qt Concurrent能够根据可用的线程数自动将大的问题拆分成更小的任务,并分配给不同的线程并行执行。这样能够最大程度地利用系统资源,提高并发执行效率。
异步计算:Qt Concurrent提供了异步执行任务的机制,可以在后台执行任务,同时不会阻塞主线程,从而提高用户界面的响应性。 主要的类和函数:
- QFuture:表示一个异步任务的未来结果。可以通过调用QFuture的result()方法来获取结果。还可以使用QFutureWatcher类来监视并处理异步任务的结果。
- QFutureIterator:用于遍历QFuture所代表的异步任务的结果集合。
- QThread:Qt Concurrent内部会自动管理线程,不需要手动创建和管理线程。但如果需要更细粒度的控制线程的操作,可以使用QThread类。
- QtConcurrent::run():用于在后台线程执行函数。它会自动创建一个新的线程,并在该线程中执行指定的函数。
- QtConcurrent::map():用于并行计算,将一个函数应用于一个容器中的每个元素,并返回结果集。它会根据可用的线程数自动进行任务分割和分配。
- QtConcurrent::filter():根据指定的谓词函数,在容器中筛选符合条件的元素。也会进行任务分割和分配。
- QtConcurrent::blockingMapped():与map类似,但是会阻塞当前线程直到所有任务完成。
2.常用方法
在 pro 文件添加“Qt += concurrent”并且在我们的 h 文件添加“#include <QtConcurrent>”,就可以使用这些函数了。基本上所有的 concurrent 函数分为三种类型:
- run 相关:执行函数用;
- map 相关:处理容器中的每一项;
- filter 相关:筛选容器中的每一项。
run方法:创建一个新的线程,并在该线程中执行指定的函数。
- QFuture<T> run(Function function, ...)
- QFuture<T> run(QThreadPool *pool, Function function, ...)
map方法:在单独的线程里对容器中的每一项进行操作,并返回结果集。
- QtConcurrent::map():直接操作容器中的每一项。
- QtConcurrent::mapped():操作容器中的每一项,将处理结果返回一个新的容器,原容器不变。
- QtConcurrent::mappedReduced():在 mapped() 的基础上将处理结果进一步传递给一个函数继续处理。
filter方法:filter 相关函数和 map 相关函数类似,也是对容器中的元素进行处理,但 filter 更多侧重筛选元素。
- QtConcurrent::filter()
- QtConcurrent::filtered()
- QtConcurrent::filteredReduced()
3.示例
示例1:将普通函数运行在两个不同的线程中,使用QFuture的result()方法来获取返回结果。
#include <QApplication>
#include <QFuture>
#include <QtConcurrent>QString func1()
{qDebug()<<"我是func1函数";
}
QString func2(QString name)
{qDebug()<<"我是func2函数";return name;
}int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);//用QFuture获取该函数的运行结果QFuture<QString> fut1 = QtConcurrent::run(func1);//参数2:向func函数传递的参数QFuture<QString> fut2 = QtConcurrent::run(func2, QString("func2"));QString result2 = fut2.result();fut1.waitForFinished();fut2.waitForFinished();qDebug()<<"result2 = "<<result2;return a.exec();
}
运行结果:

示例2: 使用QtConcurrent::map(),QtConcurrent::mapped() ,QtConcurrent::mappedReduced()
map:直接操作容器中的每一项,不返回。
mapped:操作容器中的每一项,将处理结果返回一个新容器,原容器不变。
mappedReduced:mapped() 的基础上将处理结果进一步传递给下一个函数继续处理。
#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include <QDebug>
#include <QFuture>
#include <QtConcurrent>void processString1(QString& str) {str = str.toUpper(); //转大写
}QString processString2(const QString& str) {// 模拟一些复杂的处理逻辑QThread::msleep(1000); // 延迟1秒return str.toUpper(); //转大写
}void processString3(QString &result, const QString &intermedia)
{result += " ";result += intermedia;
}MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :QMainWindow(parent),ui(new Ui::MainWindow)
{ui->setupUi(this);QStringList strings1 = {"hello", "world", "qt", "concurrent"};QFuture<void> fut1 = QtConcurrent::map(strings1, processString1);fut1.waitForFinished();qDebug()<<"==========result1=========";for(const QString& result : strings1) {qDebug() << result;}qDebug()<<"==========result1=========";qDebug()<<"==========result2=========";QStringList strings2 = {"hello", "world", "qt", "concurrent"};QFuture<QString> future = QtConcurrent::mapped(strings2, processString2);future.waitForFinished();QList<QString> results = future.results();for(const QString& result : results) {qDebug() << result;}qDebug()<<"==========result2=========";qDebug()<<"==========result3=========";QStringList strings3 = {"hello", "world", "qt", "concurrent"};QFuture<QString> future2 = QtConcurrent::mappedReduced(strings3, processString2,processString3);future2.waitForFinished();QList<QString> results2 = future2.results();for(const QString& results : results2) {qDebug() << results;}qDebug()<<"==========result3=========";
}MainWindow::~MainWindow()
{delete ui;
}
运行结果:

示例3:使用QFutureWatcher来监视并处理异步任务的结果。
#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include <QDebug>
#include <QFuture>
#include <QtConcurrent>
#include <QFutureWatcher>QFutureWatcher<QStringList> watcher;QStringList processString(const QStringList& str) {// 模拟一些复杂的处理逻辑QThread::msleep(1000); // 延迟1秒QStringList ret;for(int i=0;i<str.size();i++){ret.append(str.at(i).toUpper());}return ret;
}MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :QMainWindow(parent),ui(new Ui::MainWindow)
{ui->setupUi(this);QStringList strings = {"hello", "world", "qt", "concurrent"};QFuture<QStringList> future = QtConcurrent::run(processString, strings);watcher.setFuture(future);QObject::connect(&watcher, &QFutureWatcher<void>::finished, this, [&]() {qDebug() << "All tasks finished!";for(const QString& result2 : watcher.result()) {qDebug() << result2;}});QObject::connect(&watcher, &QFutureWatcher<void>::progressValueChanged, [](int value) {qDebug() << "Progress: " << value << "%";});}MainWindow::~MainWindow()
{delete ui;
}
运行结果:

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