在多线程开发中，经常需要控制多个线程对共享资源的访问数量。例如限制同时下载文件的数量、控制数据库连接池的连接使用等等。这时候，Qt 提供的 QSemaphore（信号量）就非常派得上用场。

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一、什么是 QSemaphore？

QSemaphore 是 Qt 中提供的一种线程同步工具。它通过内部维护一个资源计数器，允许多个线程同时访问共享资源，但访问数量受到限制。

它与互斥锁（QMutex）的区别在于：

• QMutex 是互斥的，每次只允许一个线程进入临界区。
• QSemaphore 是限量的，可以允许多个线程同时访问资源，但不会超过指定的最大数量。

可以把 QSemaphore 想象成一个“通行证发放器”：资源有限，有票的线程才能进入，无票的线程就只能等着。

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二、典型应用场景

• 同时最多只允许 N 个线程运行某项任务（例如下载器中最多允许 3 个并发下载）
• 限制线程池中可用线程的最大数
• 实现生产者-消费者模式中的缓冲区容量限制
• 控制数据库连接池的并发访问数量

总之，任何需要限制并发访问数量的场景，QSemaphore 都能派上用场。

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三、常用方法说明

方法名	说明
acquire(int n = 1)	申请 n 个资源，不足则阻塞线程，直到资源可用
release(int n = 1)	释放 n 个资源，通知其他等待的线程
tryAcquire(int n = 1)	尝试申请 n 个资源，如果资源不足，立即返回 false
available()	获取当前可用的资源数量

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四、实战案例：限制同时运行线程数

目标说明

创建 10 个线程，每个线程执行一项任务。但系统最多只允许 3 个线程同时执行，其余线程必须等待已有线程完成任务后再开始执行。

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C++ 代码示例（基于 Qt）

#include <QCoreApplication>
#include <QThread>
#include <QSemaphore>
#include <QDebug>// 最大并发线程数设为 3
const int MAX_CONCURRENT = 3;
QSemaphore semaphore(MAX_CONCURRENT);// 自定义线程类
class Worker : public QThread
{int id;public:Worker(int id) : id(id) {}void run() override {// 申请资源，如果不足会阻塞semaphore.acquire();qDebug() << "线程" << id << "开始执行任务...";// 模拟任务耗时QThread::sleep(2);qDebug() << "线程" << id << "任务完成！";// 释放资源semaphore.release();}
};int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);QList<Worker*> workers;// 启动 10 个线程for (int i = 0; i < 10; ++i) {Worker* w = new Worker(i + 1);workers.append(w);w->start();}// 等待所有线程执行完成for (Worker* w : workers) {w->wait();delete w;}qDebug() << "所有任务执行完毕！";return 0;
}

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程序输出（示例）

线程1开始执行任务...
线程2开始执行任务...
线程3开始执行任务...
线程1任务完成！
线程4开始执行任务...
线程2任务完成！
线程5开始执行任务...
...
所有任务执行完毕！

可以看到：每次最多只有 3 个线程在执行任务，正是通过 QSemaphore 实现的并发控制。

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五、代码讲解

1. QSemaphore semaphore(MAX_CONCURRENT);
   初始化信号量对象，设定最大可用资源为 3，表示同时最多有 3 个线程能进入临界区。

2. semaphore.acquire();
   当前线程申请一个资源。如果当前资源不足（即已经有 3 个线程在运行），该线程会被阻塞。

3. semaphore.release();
   当前线程完成任务后，释放一个资源，让其他等待中的线程可以继续执行。

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六、拓展建议

如果你希望进一步深入，可以尝试以下拓展：

• 将 acquire() 替换为 tryAcquire()，实现非阻塞式资源申请逻辑
• 与 QThreadPool 和 QRunnable 结合使用，构建线程池限流机制
• 配合 GUI，加入任务进度条，构建一个多任务调度界面
• 使用更复杂的资源数量控制（例如一次申请多个资源）

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七、总结

QSemaphore 是多线程控制中非常实用的一种同步机制，它能有效地控制线程对资源的并发访问数量。相比于 QMutex 的一对一互斥，QSemaphore 提供了更灵活的“多对多”资源控制能力。

在并发任务调度、限流、连接池管理等场景中，都是非常实用的解决方案。

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