Жасмин Бланшет - QT 4 - программирование GUI на С++

const int DataSize = 100000;

const int BufferSize = 4096;

char buffer[BufferSize];

QWaitCondition bufferIsNotFull;

QWaitCondition bufferIsNotEmpty;

QMutex mutex;

int usedSpace = 0;

Кроме буфера мы объявляем два объекта QWaitCondition, один объект QMutex и одну переменную для хранения количества «использованных» байтов в буфере.

01 void Producer::run()

02 {

03 for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {

04 mutex.lock();

05 while (usedSpace == BufferSize)

06 bufferIsNotFull.wait(&mutex);

07 buffer[i % BufferSize] = "ACGT"[uint(rand()) % 4];

08 ++usedSpace;

09 bufferIsNotEmpty.wakeAll();

10 mutex.unlock();

11 }

12 }

Работу потока, формирующего данные, мы начинаем с проверки заполнения буфера. Если он заполнен, мы ждем возникновения условия «буфер не заполнен». Когда это условие удовлетворяется, мы записываем один байт в буфер, увеличиваем на единицу usedSpace и возобновляем работу любого потока, ожидающего возникновения условия «буфер не пустой».

Мы используем мьютекс для контроля любого доступа к переменной usedSpace. Функция QWaitCondition::wait() может принимать в первом своем аргументе заблокированный мьютекс, который она открывает перед блокировкой текущего потока и затем вновь блокирует его перед выходом.

В этом примере мы могли бы заменить цикл while

while (usedSpace == BufferSize)

bufferIsNotFull.wait(&mutex);

на инструкцию if:

if (usedSpace == BufferSize) {

mutex.unlock();

bufferIsNotFull.wait();

mutex.lock();

}

Однако это не будет правильно работать, как только мы станем использовать несколько потоков, формирующих данные, поскольку другой такой поток может захватить мьютекс сразу же после вызова функции wait() и вновь отменить условие «буфер не заполнен».

01 void Consumer::run()

02 {

03 for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {

04 mutex.lock();

05 while (usedSpace == 0)

06 bufferIsNotEmpty.wait(&mutex);

07 cerr << buffer[i % BufferSize];

08 --usedSpace;

09 bufferIsNotFull.wakeAll();

10 mutex.unlock();

11 }

12 cerr << endl;

13 }

Поток—приемник работает в точности наоборот относительно первого потока: он ожидает возникновения условия «буфер не пустой» и возобновляет работу любого потока, ожидающего условия «буфер не заполнен».

Во всех приводимых до сих пор примерах наши потоки имеют доступ к одинаковым глобальным переменным. Но для некоторых многопоточных приложений требуется хранить в глобальных переменных неодинаковые данные для разных потоков. Эти переменные часто называют локальной памятью потока (thread-local storage — TLS) или специальными данными потока (thread-specific data — TSD). Мы можем «схитрить» и использовать отображение, в качестве ключей которого применяются идентификаторы потоков (возвращаемые функцией QThread::currentThread()), но более привлекательное решение состоит в использовании класса QThreadStorage.

Обычно класс QThreadStorage используется для кэш—памяти. Имея отдельный кэш для каждого потока, мы избегаем затрат, связанных с блокировкой, разблокировкой и возможным ожиданием освобождения мьютекса. Например:

01 QThreadStorage *> cache;

02 void insertIntoCache(int id, double value)

03 {

04 if (!cache.hasLocalData())

05 cache.setLocalData(new QHash);

06 cache.localData()->insert(id, value);

07 }

08 void removeFromCache(int id)

09 {

10 if (cache.hasLocalData())

11 cache.localData()->remove(id);

12 }

Переменная cache содержит указатель на используемое потоком отображение QHash. (Из-за проблем с некоторыми компиляторами тип объекта, задаваемый в шаблонном классе QThreadStorage, должен быть указателем.) При применении первый раз кэша в потоке функция hasLocalData() возвращает false, и мы создаем объект типа QHash.

Кроме кэширования класс QThreadStorage может использоваться для глобальных переменных, отражающих состояние ошибки (подобных errno), чтобы модификации в одном потоке не влияли на другие потоки.

При запуске приложения Qt работает только один поток — главный. Только этот поток может создать объект QApplication или QCoreApplication и вызвать для него функцию exec(). После вызова exec() этот поток либо ожидает возникновения какого-нибудь события, либо обрабатывает какое-нибудь событие.

Главный поток может запускать новые потоки, создавая объекты подкласса QThread, как мы это делали в предыдущем разделе. Если эти новые потоки должны взаимодействовать друг с другом, они могут совместно использовать переменные под управлением мьютексов, блокировок чтения/записи, семафоров или специальных событий. Но ни один из этих методов нельзя использовать для связи с главным потоком, поскольку они будут блокировать цикл обработки событий и «заморозят» интерфейс пользователя.