同步线程

尽管线程的初衷是让代码并行运行，仍然有许多时候，线程必须停下来等待其他线程。例如，若有两个线程尝试同时写入同一个变量，则结果是不确定的。让线程强制等待另外线程，这样的机制被称为互斥，是一种保护共享资源（如数据）的常用技术。

Qt 在为线程同步提供高级机制的同时，也提供了低级原语。

低级同步原语

QMutex 是能够进行强制互斥的基础类。为了获取对一个共享资源的访问权，线程会锁住一个互斥锁。若此时，另一个线程尝试再次加锁，则导致后者进入睡眠状态，直到第一个线程完成任务并解开互斥锁。

QReadWriteLock 类似 QMutex ，只是前者区分了“读”与“写”的访问权限。当一段数据未处于写入过程中时，多个线程可以安全地同时读取它。QMutex 能强制多个线程轮流访问共享数据，而 QReadWriteLock 允许同时读取，提高了并行性。

QSemaphore 是 QMutex 的泛化，它保护一定数量的同类资源。QMutex 则与之相反，仅保护一个资源。信号量示例是 QSemaphore 的一个使用典例：同步访问在生产者和使用者之间的循环缓冲区。

QWaitCondition 不同于强制互斥，它提供一个 条件变量 来同步线程。不同于其他原语令线程等待至资源解锁，QWaitCondition 可以让线程在符合特定条件时退出等待。为了让等待中的线程继续执行，调用 wakeOne() 来随机唤醒一个线程，或者调用 wakeAll() 来同时唤醒所有线程。等待条件示例将告诉您如何使用 QWaitCondition 取代 QSemaphore 来解决生产者-消费者问题。

注意：Qt 的同步类依赖于使用正确对齐的指针。例如，您不能在 MSVC 中使用打包类。（译者注：即使用 #pragma pack 或 alignas 等方式非常规对齐地存储同步类对象)

这些线程同步类能让一个方法做到线程安全。不过，这会导致性能损失，因此大多数 Qt 的方法都不保障线程安全。

风险

如果一个线程锁定了一个资源，却在没有使用完毕后解锁它，则可能会导致程序冻结，因为其他线程将永远无法访问该资源。这很容易出现在，例如，有异常抛出，并强制当前函数返回，而没有释放锁的场景中。（译者注：异常抛出时，当前函数会被强制就地返回，本地栈变量会被释放。因此在引发异常的代码之后的 unlock() 不会被执行)

另一个类似的场景是死锁。例如，假设线程 A 正在等待线程 B 解锁一个资源。若此时线程 B 也在等待线程 A 解锁另一个资源，那么两个线程持续相互等待，这将造成程序冻结。

提供便利的类

QMutexLocker、QReadLocker 与 QWriteLocker 使得 QMutex 与 QReadWriteLock 使用起来更加简单。这些类会在它们构造时锁定资源，在析构时自动解锁资源。设计它们的初衷是简化使用 QMutex 与 QReadWriteLock 的代码，降低资源被意外永久锁定的可能性。(译者注：此方式可以保证线程安全，即在抛出异常，导致函数强制返回时，锁会因为本地的 locker 栈对象析构而被自动解锁)

高级事件队列

Qt 的事件系统在跨线程通信中非常有用。每个线程都有自己的事件循环。要令槽函数（或任何可动态调用的方法）在另一个线程中被调用，可将该调用目标置入目标线程的事件循环中。这可让目标线程完成当前任务后再执行槽函数，而原始线程继续并行运行。

若要将调用代码置于事件循环中，可创建一个队列信号槽连接。每当发出信号时，事件系统将记录它的参数。该信号接收者所属的线程将会执行对应的槽函数。此外，也可以使用 QMetaObject::invokeMethod() 以达到同样效果，同时无需发射信号。在这两种情况下，都必须使用队列连接，因为直接连接会绕过事件系统，在当前线程中立刻执行该方法。

不同于使用低级原语，使用事件系统进行线程同步没有死锁的风险。不过，事件系统不会强制执行互斥。如果可动态调用的方法访问共享数据，则依然需要使用低级原语对其进行保护。

即便如此，Qt 的事件系统以及隐式共享的数据结构依然提供了传统线程锁定的替代方案。如果仅使用信号槽，而且线程间无共享变量，多线程程序完全可以不使用低级原语。

小程序

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