🧵 Qt线程同步方法详解（附代码示例）

根据您提供的图片内容，以下是Qt中6种线程同步方法的详细说明、适用场景和代码演示：

🔒 1. 互斥量（QMutex）

作用：提供基础的互斥锁，同一时间只允许一个线程访问共享资源
适用场景：保护简单共享变量或小型代码块
关键方法：
• lock()：加锁，若被锁则阻塞等待

• unlock()：解锁

• tryLock(timeout)：尝试加锁（非阻塞）
QMutex mutex;
int sharedCounter = 0;

void incrementCounter() {
mutex.lock(); // 获取锁
sharedCounter++; // 访问共享资源
mutex.unlock(); // 释放锁
}

⚠️ 注意：需手动保证每个lock都有对应的unlock，否则导致死锁

🧩 2. 互斥锁守卫（QMutexLocker）

作用：RAII（资源获取即初始化）封装器，自动管理QMutex生命周期
优点：避免忘记解锁，异常安全
原理：构造函数加锁，析构函数自动解锁
QMutex mutex;
void safeIncrement() {
QMutexLocker locker(&mutex); // 构造时加锁
sharedCounter++;
// 函数结束时locker析构 → 自动解锁
}

适用场景：替代手工lock()/unlock()，确保锁的安全释放

⏳ 3. 等待条件（QWaitCondition）

作用：让线程主动等待特定条件满足后再执行
典型场景：生产者-消费者模型
核心方法：
• wait(QMutex* lockedMutex, timeout)：释放锁并等待

• wakeOne()：唤醒单个等待线程

• wakeAll()：唤醒所有等待线程
QWaitCondition bufferFull;
QMutex mutex;
const int BUFFER_SIZE = 10;
QList buffer;

// 生产者线程
void producer() {
QMutexLocker locker(&mutex);
while (buffer.size() >= BUFFER_SIZE) {
bufferFull.wait(&mutex); // 释放锁并等待
}
buffer.push_back(data);
}

// 消费者线程
void consumer() {
QMutexLocker locker(&mutex);
buffer.takeFirst();
bufferFull.wakeAll(); // 通知生产者有空位
}

📖 4. 读写锁（QReadWriteLock）

作用：区分读写权限，允许多读/单写
锁规则：
当前锁状态 请求读锁 请求写锁

未锁定 ✓允许 ✓允许

读锁定 ✓允许 ✗阻塞

写锁定 ✗阻塞 ✗阻塞

适用场景：共享资源读多写少（如配置数据）
QReadWriteLock rwLock;
QString configData;

void readConfig() {
QReadLocker locker(&rwLock); // 获取读锁
qDebug() << configData; // 允许多线程同时读
}

void updateConfig() {
QWriteLocker locker(&rwLock); // 获取写锁（独占）
configData = “New Value”; // 写操作期间阻塞所有读写
}

🖨️ 5. 信号量（QSemaphore）

作用：控制多个相同资源的访问
原理：维护可用资源计数器
核心方法：
• acquire(n)：请求n个资源（计数器减n）

• release(n)：释放n个资源（计数器加n）

• tryAcquire(n)：尝试请求资源
// 模拟2台打印机
QSemaphore printers(2);

void printDocument(const Document &doc) {
printers.acquire(); // 请求打印机（无可用则阻塞）
qDebug() << “打印中…” << doc.id;
// 模拟打印耗时
QThread::sleep(2);
printers.release(); // 释放打印机资源
}

适用场景：限流器、资源池（数据库连接池/线程池）

🧠 6. 读写锁守卫（QReadLocker/QWriteLocker）

作用：RAII封装读写锁，自动管理锁生命周期
优势：避免忘记解锁读写锁
QReadWriteLock rwLock;

// 读守卫
void safeReader() {
QReadLocker locker(&rwLock); // 自动加读锁
// 读操作…
} // 作用域结束自动释放读锁

// 写守卫
void safeWriter() {
QWriteLocker locker(&rwLock); // 自动加写锁
// 写操作…
} // 作用域结束自动释放写锁

📊 六种方法对比总结

同步方式 锁类型 性能特点 典型应用场景

QMutex 独占锁 高开销 简单共享变量保护

QMutexLocker 独占锁 RAII封装，安全 替代手工lock/unlock

QReadWriteLock 读写分离锁 读并发高 配置数据等读多写少场景

QReadLocker/QWriteLocker 读写锁守卫 RAII封装 安全操作读写锁

QSemaphore 资源计数器 灵活控制资源数 连接池/打印机等资源管理

QWaitCondition 条件等待 需配合互斥锁使用 生产者-消费者模型

🧪 综合应用示例：生产者-消费者模型

QWaitCondition bufferCondition;
QSemaphore freeSpace(10); // 缓冲区大小=10
QSemaphore usedSpace(0); // 已用缓冲区
QMutex bufferMutex;
QList buffer;

// 生产者线程
void producerThread() {
while (!stopFlag) {
int data = generateData();
freeSpace.acquire(); // 等待空闲空间
{
QMutexLocker lock(&bufferMutex);
buffer.append(data);
}
usedSpace.release(); // 增加已用空间
}
}

// 消费者线程
void consumerThread() {
while (!stopFlag) {
usedSpace.acquire(); // 等待有数据可用
{
QMutexLocker lock(&bufferMutex);
int data = buffer.takeFirst();
processData(data);
}
freeSpace.release(); // 释放空间
}
}

⚠️ 关键注意事项

1. 避免死锁
   • 锁顺序：多个锁按固定顺序获取（如A→B→C）

   • 避免锁中调用未知函数（可能包含新锁）

2. 优先高级封装
   使用QMutexLocker/QReadLocker替代手动加解锁

3. 条件等待使用范式
   mutex.lock();
   while (!condition)
   waitCondition.wait(&mutex);
   // 操作共享资源
   mutex.unlock();

4. 性能考量
   • 读写锁在读多写少时性能显著高于互斥锁

   • 信号量适用于可计数的相同资源控制

Qt官方文档参考：https://doc.qt.io/qt-6/thread-basics.html#synchronizing-threads

实际开发中应优先考虑Qt提供的线程安全容器（如QMutex保护的QList），而非直接使用底层锁机制。