閱讀QtCreator--Concurrent預備知識

在QtCreator當中用到了很多的Concurrent（併發），好比編譯時，搜索時等。其實在不少場合中都須要用到，通常是CPU去作一項大任務（花費較長時間）時相應用戶操做。另外一個重要用途就是在當前這個多核，甚至多CPU的年代，並行變成成爲一種時尚了，它也確實提升了應用程序的性能。個人電腦是單CPU，2核心4線程，因此相比單應用程序，應該能夠將性能提升將近4倍（固然不會是4倍的）。我所聽過的有不少庫是這方面的，好比CUDA，OpenCL，OpenMP。Qt是怎麼作的還真不知道，望高手指教。首先來測試下：

#include <QtCore/QCoreApplication>
#include <QtConcurrentRun>
#include <QtConcurrentMap>
#include <qmath.h>
#include <QFuture>
#include <QVector>
#include <QTime>
#include <QObject>
#include <QFutureWatcher>
#include "myslot.h"
QTime t;
void test(const int &N)
{
    int k = N * 100;
    int v = 0;
    for(int i = 0; i < k; ++i)
        ++v;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    MySlot ms;
    QVector<int> datas(1000, 12343);
    t.start();
    for(int i = 0; i < 1000; ++i)
    {
        test(datas[i]);
    }
    printf("%d ms\n", t.elapsed());
    t.restart();
    QFutureWatcher<void> *pW = new QFutureWatcher<void>;

    QObject::connect(pW, SIGNAL(finished()), &ms, SLOT(onFinish()));
    QFuture<void> future = QtConcurrent::map(datas, test);
    pW->setFuture(future);
    return a.exec();
}

這裏的MySlot裏面就有一個onFinish()而已，完成時間輸出，雖然QTime計時並不許確，可是這裏已經能夠看出問題了。

提升了將近三倍的速度。

這裏分爲三個部分來談Concurrent在Qt中的用法（QThread在這裏就不談了，有點low-level，靈活性雖強，但很差控制，須要較好的多線程經驗）。

1. QtConcurrent::run()

QtConcurrent::run()使用Qt的全局線程池，找到一個空閒線程執行函數。在操做系統中，是有流水線技術的，那麼IO操做與CPU運算是能夠同時進行的，若是咱們的操做中有這兩種操做，就可使用QtConcurrent併發完成。看下面的函數原型：

QFuture<T> QtConcurrent::run ( Function function, ... )

第一個是函數名，接下來是不定長的參數列表。每一個線程就去執行這個函數，直到完成任務線程歸還給線程池。這裏就有一個問題，假如我如今有不少任務，那麼，須要多少個線程來作這些任務呢？固然，並非開闢的線程越多越好的，開闢過多的線程不只浪費資源，同時也會使CPU因切換時間片而性能降低。爲了減小線程數量，我能夠將任務分紅N組，這個N的取值能夠根據具體的計算機的CPU來肯定，個人是4核心，可使用4個線程4個分組（這個不是最好的，由於沒有考慮到IO與CPU併發的問題）。Qt中有一個函數能夠返回一個較合適的CPU線程數量QThread::idealThreadCount()，他返回的就是CPU的核心數量。
若是但願在每一個組裏根據當前處理狀態來通知消息，可使用QApplication::postEvent(), QApplication :: sendEvent()或者QMetaObject::InvokeMethod()，還有signal-slot，他們各有各自的好處。

postEvent()相似與windows中的PostMessage()，使用非阻塞的方式發送消息到消息隊列當中，相反SendMessage()就是阻塞的方式了，知道消息被處理以後纔會返回。可是Qt中的sendEvent()有些特別，若是在別的線程sendEvent()，你會獲得這樣的ASSERT：
ASSERT failure in QCoreApplication::sendEvent: "Cannot send events to objects owned by a different thread. Current thread c33f640. Receiver '' (of type 'Widget') was created in thread 277818"。
在Qt高級編程中有這樣的一些話，「sendEvent()方法馬上分派消息--可是應該當心使用，或者就不使用，好比在多線程編程中使用sendEvent()會使事件句柄歸發送者線程擁有，而不是接收者線程。而且沒有事件壓縮或者重排序，sendEvent()不會刪除事件，所以應該在棧上建立事件。」
因此仍是用postEvent比較好，具體用法參考Qt Assistant。

invokeMethod()的函數原型很是的長，以下

bool QMetaObject::invokeMethod ( QObject * obj, const char * member, Qt::ConnectionType type,QGenericReturnArgument ret, QGenericArgument val0 = QGenericArgument( 0 ), QGenericArgument val1 = QGenericArgument(), QGenericArgument val2 = QGenericArgument(), QGenericArgument val3 = QGenericArgument(), QGenericArgument val4 = QGenericArgument(), QGenericArgument val5 = QGenericArgument(), QGenericArgument val6 = QGenericArgument(), QGenericArgument val7 = QGenericArgument(), QGenericArgument val8 = QGenericArgument(), QGenericArgument val9 = QGenericArgument() ) [static]。

也就是說invokeMethod最多支持10個參數，該函數還有很多的重載。具體使用方法以下：

QString retVal;
 QMetaObject::invokeMethod(obj, "compute", Qt::DirectConnection,
                           Q_RETURN_ARG(QString, retVal),
                           Q_ARG(QString, "sqrt"),
                           Q_ARG(int, 42),
                           Q_ARG(double, 9.7));

第三個參數是連接類型，在多線程中Qt::QueuedConnection是常用的。Q_RETURN_ARG只有在使用Qt::DirectConnection纔會有效。

 

2. 使用QRunnable

使用QRunnable就須要派生一個子類了，而後重寫虛函數run()。在run函數中完成要作的任務，可是QRunnable不是QObject的子類，那麼只能用invoke方法了和自定義事件（custom event）。另外在run結束以後，線程池將會刪除這個runnable對象，那麼在構造函數裏使用setAutoDelete(false)能夠將控制權轉交給用戶。建立任務時，使用的方法是QThreadPool::globalInstance()->start(MyRunnableObj);

使用QtConcurrent::run()方法能夠返回一個QFuture<T>, 咱們可使用QFutureWatcher<T>來跟蹤處理的過程，而使用QRunnable類就須要咱們本身管理了。

3. 使用QtConcurrent監視進度

有四種方式來監視任務進度，filter，mapper，reducer，function。最後一種是沒法跟蹤具體進度的，只能監視到任務開始與任務結束。這裏分別說一下前三者的用法。
給定一個集合如QList，QVector等，經過一個過濾filter函數的返回值返回一個新的集合；mapper返回新類型的集合，reducer就是將集合中的值merge成一個值（好比求和等，這個值也能夠是一個新的集合，那麼所謂的值就是集合）。QtConcurrent::run()等方法都會返回一個QFuture<T>類型的對象，直接訪問該對象將會阻塞，那麼就要使用非阻塞的QFutureWatcher<T>來監視，它所監視的事件有paused, resumed, canceled。其中QFuture<T>中的T須要是filter等操做的結果類型，QFutureWatcher<T>就須要和他監視的QFuture的類型相同纔對。來看一下《Qt高級編程》中的示意圖：

這裏有一個地方要注意：在filtered()以前，咱們就應該將watcher的信號連接到相應的槽上去。下面是具體用法（以filtered爲例）：

函數原型

QFuture<T> QtConcurrent::filtered ( const Sequence & sequence, FilterFunction filterFunction )；

QFuture<T> QtConcurrent::filtered ( ConstIterator begin, ConstIterator end, FilterFunction filterFunction )

說明前邊的參數能夠是一個集合，或者是兩個const的迭代器，最後一個參數就是相應的過濾函數。過濾函數的圓形須要是這樣的：

bool function(const T &t);

用法以下（來自Qt Assistant)：

bool allLowerCase(const QString &string)
 {
     return string.lowered() == string;
 }

 QStringList strings = ...;
 QFuture<QString> lowerCaseStrings = QtConcurrent::filtered(strings, allLowerCase);

 

這裏學會了一種叫函數對象的東東，上一段代碼先看，其實就是重載（）操做符，另外typedef 該操做符函數的返回值爲result_type。

 
 
 
  
struct StartsWith
 {
     StartsWith(const QString &string)
     : m_string(string) { }

     typedef bool result_type;

     bool operator()(const QString &testString)
     {
         return testString.startsWith(m_string);
     }

     QString m_string;
 };

 QList<QString> strings = ...;
 QFuture<QString> fooString = QtConcurrent::filtered(images, StartsWith(QLatin1String("Foo")));
 

 

好，這部分就作這麼多記錄，而後準備把QtCreator的ProgressManager摳出來用。