在多线程编程中，多个线程同时访问共享资源时，可能会出现数据不一致或者错误的情况。这时，我们需要线程同步机制来保证程序的正确性。Qt 提供了多种线程同步方式，每种方式适用于不同的场景。

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1. 互斥锁（QMutex）

QMutex 是最常用的线程同步机制之一，它用于保护共享资源，确保同一时刻只有一个线程可以访问资源。互斥锁（Mutex）也叫排他锁，是一种独占的锁。

代码示例：

#include <QMutex>
#include <QThread>
#include <QDebug>QMutex mutex;  // 声明一个互斥锁
int sharedData = 0;  // 共享数据// 安全地递增共享数据
void safeIncrement() {mutex.lock();  // 加锁，确保只有一个线程能访问共享数据sharedData++;  // 对共享数据进行操作mutex.unlock();  // 解锁，允许其他线程访问
}class MyThread : public QThread {
public:void run() override {for (int i = 0; i < 1000; ++i) {safeIncrement();  // 调用安全递增函数}}
};int main() {MyThread thread1, thread2;  // 创建两个线程thread1.start();  // 启动线程1thread2.start();  // 启动线程2thread1.wait();  // 等待线程1结束thread2.wait();  // 等待线程2结束qDebug() << "最终共享数据的值：" << sharedData;  // 输出共享数据的最终值
}

注释：

• 在多线程环境下，sharedData 是多个线程共享的资源。我们通过 QMutex 进行加锁和解锁操作，确保同一时刻只有一个线程可以访问和修改 sharedData。

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2. 读写锁（QReadWriteLock）

QReadWriteLock 是一种更细粒度的锁机制。它允许多个线程同时读取数据，但在写数据时，必须独占锁。这样，在读取时多个线程可以并发执行，但写入时会阻塞其他线程的读取和写入。

代码示例：

#include <QReadWriteLock>
#include <QThread>
#include <QDebug>QReadWriteLock lock;  // 声明读写锁
int sharedData = 0;  // 共享数据// 读取共享数据
void readData() {lock.lockForRead();  // 加读锁，允许多个线程并发读取qDebug() << "读取共享数据：" << sharedData;lock.unlock();  // 解锁
}// 写入共享数据
void writeData(int value) {lock.lockForWrite();  // 加写锁，独占锁sharedData = value;qDebug() << "写入共享数据：" << sharedData;lock.unlock();  // 解锁
}class MyThread : public QThread {
public:void run() override {for (int i = 0; i < 5; ++i) {readData();  // 读取共享数据writeData(i);  // 写入共享数据}}
};int main() {MyThread thread1, thread2;  // 创建两个线程thread1.start();  // 启动线程1thread2.start();  // 启动线程2thread1.wait();  // 等待线程1结束thread2.wait();  // 等待线程2结束
}

注释：

• QReadWriteLock 的好处是允许多个线程同时读取数据，但写操作时会阻塞其他线程的读取和写入。适合数据不经常改变但需要频繁读取的场景。

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3. 事件和信号槽机制（QEvent, QSignalEmitter）

Qt 的信号和槽机制是非常强大的一种线程间通信方式。它通过事件机制，让一个线程发出信号，另一个线程接收并响应这个信号，避免了显式的锁操作。信号槽机制通过 Qt 自己的事件循环来实现线程安全的通信。

代码示例：

worker.h — Worker 类定义

#ifndef WORKER_H
#define WORKER_H#include <QObject>
#include <QThread>
#include <QDebug>class Worker : public QObject {Q_OBJECT
public:explicit Worker(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent) {}void doWork() {qDebug() << "工作线程中执行：" << QThread::currentThread();}
};#endif // WORKER_H

#### **`workerthread.h` — WorkerThread 类定义**```cpp
#ifndef WORKERTHREAD_H
#define WORKERTHREAD_H#include <QThread>
#include <QObject>
#include "worker.h"class WorkerThread : public QThread {Q_OBJECT
public:explicit WorkerThread(Worker *worker, QObject *parent = nullptr) : QThread(parent), m_worker(worker) {}protected:void run() override {emit workSignal();}signals:void workSignal();private:Worker *m_worker;
};#endif // WORKERTHREAD_H

main.cpp — 主函数

#include <QCoreApplication>
#include <QThread>
#include <QDebug>
#include "worker.h"
#include "workerthread.h"int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication a(argc, argv);Worker worker;  // 创建工作对象WorkerThread thread(&worker);  // 创建工作线程// 连接信号和槽QObject::connect(&thread, &WorkerThread::workSignal, &worker, &Worker::doWork);thread.start();  // 启动线程thread.wait();   // 等待线程结束return a.exec();
}

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4. 条件变量（QWaitCondition）

QWaitCondition 允许线程在等待某个条件满足时释放锁，并在条件满足时唤醒其他线程。通常与 QMutex 一起使用，用于在多线程间传递信号和等待条件。

代码示例：

#include <QWaitCondition>
#include <QMutex>
#include <QThread>
#include <QDebug>QMutex mutex;  // 声明一个互斥锁
QWaitCondition condition;  // 声明一个条件变量
bool ready = false;  // 共享条件变量// 等待条件
void waitForCondition() {mutex.lock();while (!ready) {  // 如果条件不满足，线程会阻塞condition.wait(&mutex);  // 等待}qDebug() << "条件满足，线程继续执行！";mutex.unlock();
}// 通知条件满足
void notifyCondition() {mutex.lock();ready = true;  // 改变条件状态condition.wakeOne();  // 唤醒一个等待的线程mutex.unlock();
}int main() {QThread* thread1 = new QThread();QThread* thread2 = new QThread();QObject::connect(thread1, &QThread::started, waitForCondition);  // 连接信号和槽QObject::connect(thread2, &QThread::started, notifyCondition);  // 连接信号和槽thread1->start();  // 启动线程1thread2->start();  // 启动线程2thread1->wait();  // 等待线程1结束thread2->wait();  // 等待线程2结束
}

注释：

• QWaitCondition 适用于需要线程等待某个条件满足后再继续执行的情况。thread1 会等待 ready 变量为真，然后继续执行，而 thread2 会改变条件并唤醒 thread1。

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5. 原子操作（QAtomicInt 和 QAtomicPointer）

QAtomicInt 和 QAtomicPointer 提供了线程安全的原子操作，不需要加锁即可安全地操作共享变量。适用于计数器等简单的数值操作。

代码示例：

#include <QAtomicInt>
#include <QThread>
#include <QDebug>QAtomicInt counter(0);  // 声明原子计数器// 原子递增计数器
void incrementCounter() {counter.fetchAndAddOrdered(1);  // 原子递增操作
}class MyThread : public QThread {
public:void run() override {for (int i = 0; i < 1000; ++i) {incrementCounter();  // 调用原子递增}}
};int main() {MyThread thread1, thread2;  // 创建两个线程thread1.start();  // 启动线程1thread2.start();  // 启动线程2thread1.wait();  // 等待线程1结束thread2.wait();  // 等待线程2结束qDebug() << "最终计数器的值：" << counter;  // 输出计数器的最终值
}

注释：

• QAtomicInt 允许我们进行线程安全的计数操作，无需加锁，适用于高效的原子操作。

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线程同步方法对比

同步方法	优点	缺点	最适用场景
QMutex	简单、直观，适合保护共享资源	每次访问资源都需要加锁，可能会影响性能	需要保证共享资源被多个线程安全访问的场景
QReadWriteLock	允许多个线程并发读取，适用于读多写少的情况	写入时需要独占锁，可能会导致读取阻塞	数据经常被读取，但更新不频繁的场景
信号与槽	实现跨线程通信，不需要显式的锁	适用于信号发出的线程和接收的线程需要有明确的关联	需要线程间通信，且希望简化锁操作的场景
QWaitCondition	允许线程等待条件满足时阻塞和唤醒其他线程	比较适合于等待某个条件的场景，使用复杂	线程需要等待特定条件发生的场景
原子操作	高效、简单，避免了使用锁的复杂性	只适用于简单的数值或指针操作	高性能计数器、指针操作等简单数值操作的场景