可重入性与线程安全这两个概念不是Qt独有概念,而是多线程领域中重要的两个专业术语。
一个线程安全的函数可以同时被多个线程调用,甚至使用共享数据也不会有问题,因为多个线程访问线程安全函数的共享数据是串行的、序列化和受保护的。类cups
class CUPS
{
void wash();
void store();
}
QThread my_thread_A;
QThread my_thread_B;
实例化CUPS cups_a;
my_thread_A可以安全的调用cups_a.wash(),my_thread_B也可以安全的调用cups_a.wash()
CUPS类被称为线程安全的。
不同的线程调用类的相同实例,wash可被安全的调用。
让一个类是线程安全的简单方法就是:用一个QMutex
来保护对数据成员的所有访问操作。例如下代码:
class Counter
{
public:
Counter() { n = 0; }
void increment() { QMutexLocker locker(&mutex); ++n; }
void decrement() { QMutexLocker locker(&mutex); --n; }
int value() const { QMutexLocker locker(&mutex); return n; }
private:
mutable QMutex mutex;
int n;
};
QMutexLocker类在其构造函数中自动锁定mutex,而在其析构函数中解锁。锁定mutex保证了其他线程的访问都是串行化的。
锁住mutex确保了不同线程的访问可以序列化的进行。
mutex数据成员被声明为mutable的,这是因为value()是一个const函数,但我们需要lock和unlock这个mutex。
(在C++里面,mutable是为了突破 const 的限制而设置的,可以用来修饰一个类的成员变量。被 mutable 修饰的变量,将永远处于可变的状态,即使是 const 函数中也可以改变这个变量的值)
一个可重入函数也可以同时被多个线程调用,但是每个调用者只能使用它自己的数据(即只能使用调用者的数据)。 因此:一个线程安全的函数总是可重入的,但是一个可重入函数并不一定是线程安全的。实例化CUPS cups_c和CUPS cups_d;
my_thread_A可以安全的调用cups_c.wash(),my_thread_B也可以安全的调用cups_d.wash()
CUPS类被称为可重入的。
不同的线程使用类的不同实例,wash可被安全的调用。
C++的类一般是可重入的,这是因为它们只能访问自己的数据成员。任何线程都能访问一个可重入类的某个实例的一个成员函数,只要没有其他线程同时调用该实例的成员函数。例如,下面的Counter
类就是可重入的:
class Counter
{
public:
Counter() { n = 0; }
void increment() { ++n; }
void decrement() { --n; }
int value() const { return n; }
private:
int n;
};
这个类不是线程安全
的,因为如果多线程试图修改成员n
的话,结果就是不确定的。因为++
和--
操作都不总是原子性的。它们一般被展开为3条机器指令:
1. 将变量值装入寄存器 2. 增/减寄存器中的值 3. 将寄存器中的值装回主存 如果线程A和线程B同时将变量的旧值装入寄存器,然后增加它们的寄存器,再把值装回主存,这样最终就会互相覆盖,结果变量仅仅只增加了一次。
展开来说,一个可重入的类,指的是它的成员函数可以被多个线程安全的调用,只要每个线程使用这个类的不同对象即可。而一个线程安全的类,指的是它的成员函数能够被多个线程安全的调用,即使所有线程都使用该类的同一个实例也没有问题。所以说:线程安全的“安全”要比可重入函数的“安全”级别更高。
【注意】有一些Qt类本来就是特意设计给多线程使用的,只有这样的类才在Qt官方文档中被标明为线程安全的。如果一个函数没有被标记为线程安全或可重入的,它就不应该被不同的线程使用。同样的,如果一个类没有被标记为线程安全的或可重入的,该类的实例就不应该被多个线程访问