基于Qt的信号量的使用

下面是用两个线程，一个是生产者不断地产生数据，另一个则不断消耗数据。这个例子可以很好的演示生产者/消费者模型。由于C++在C++20之后才提供信号量类型，所以这里的测试环境是Qt5.9和VS2019。

Misc.h文件：

#pragma once#include <qsemaphore.h>
#include <qthread.h>
#include "qvector.h"class MData
{
public:MData(int imaxCount, int iblock);template<typename Func>void customer(Func func);template<typename Func>void producer(Func func);int blockSize() const;int count() const;quint8& operator[](int index);const quint8& operator[](int index) const;private:QSemaphore myAvailable; /* 多少可用的资源 */QSemaphore myLeft; /* 剩余多少空位置 */QVector<quint8> buffer;int maxCount;int eachSize;
};class MProduce : public QThread
{Q_OBJECTpublic:MProduce(MData* idata, QObject* parent = 0);void quit();private:void run() override;private:MData* data;int currBlock;bool running;
};class MCustom : public QThread
{Q_OBJECTpublic:MCustom(MData* idata, QObject* parent = 0);void quit();private:void run() override;private:MData* data;int currBlock;bool running;
};

Misc.cpp文件：

MData::MData(int imaxCount, int iblock) :myAvailable(0), myLeft(imaxCount),buffer(imaxCount* iblock, 0)
{maxCount = imaxCount;eachSize = iblock;
}template<typename Func>
bool MData::customer(Func func)
{bool result = myAvailable.tryAcquire(1, 1000);if (result) /* 设置超时，这样在没有数据的时候线程可以退出 */{func(*this);myLeft.release();}return result;
}template<typename Func>
void MData::producer(Func func)
{myLeft.acquire();func(*this);myAvailable.release();
}int MData::blockSize() const
{return eachSize;
}int MData::count() const
{return maxCount;
}quint8& MData::operator[](int index)
{return buffer[index];
}const quint8& MData::operator[](int index) const
{return buffer[index];
}MProduce::MProduce(MData* idata, QObject* parent) :QThread(parent)
{data = idata;currBlock = 0;running = true;
}void MProduce::quit()
{running = false;
}void MProduce::run()
{while (running){data->producer([this](MData& d) {int size = d.blockSize();for (int i = 0; i < size; i++){d[currBlock * size + i] = qrand(); // 往里面填充随机数
            }});currBlock = (currBlock + 1) % data->count();}
}MCustom::MCustom(MData* idata, QObject* parent) :QThread(parent)
{data = idata;currBlock = 0;running = true;
}void MCustom::quit()
{running = false;
}void MCustom::run()
{while (running){bool succeed = data->customer([this](MData& d) {int size = d.blockSize();qDebug() << u8"大小" << size << u8"已消耗";});if (succeed) // 消耗成功才向后移动数据
        {currBlock = (currBlock + 1) % data->count();}}
}

 在主函数中使用。我是在QtWidget环境下测试的所以没有控制台输出而是用qDebug()输出数据：

void main()
{MData* data = new MData(3, 1024); // 分配3个1KB的容器装数据MProduce produce(data, this);MCustom custom(data, this);qDebug() << u8"已启动";custom.start();produce.start();QThread::msleep(3000);qDebug() << u8"已停止生产者";produce.quit();produce.wait();QThread::msleep(3000);custom.quit();custom.wait();qDebug() << u8"已停止消费者";delete data;
}

在VS2019的调试窗口的输出文本如下。从输出中可以看到在“停止生产者”之前输出的数据非常多，说明系统可以连续运行。而在“停止生产者”之后，只输出个别的数据就停止了，这符合停止生产者的设定。消费者只消耗生产者生产的剩余数据就停了，然后在超时后退出线程。

已启动
大小 1024 已消耗
...
大小 1024 已消耗
大小 1024 已消耗
大小 1024 已消耗
已停止生产者
大小 1024 已消耗
线程 0xf7d8 已退出，返回值为 0 (0x0)。
线程 0x7450 已退出，返回值为 0 (0x0)。
已停止消费者