网络与多线程

网络编程

UDP编程

主要的类有两个：

• Qudpsocket
• QNetworkDatagram

Qudpsocket

Qudpsocket 表示一个 UDP 的 socket

名称	类型	说明	对标原生 API
bind(const QHostAddress&, quint16)	方法	绑定指定的端口号	bind
receiveDatagram()	方法	返回 QNetworkDatagram，读取一个 UDP 数据报	recvfrom
writeDatagram(const QNetworkDatagram&)	方法	发送一个 UDP 数据报	sendto
readyRead	信号	在收到数据并准备就绪后触发	无 (类似于 IO 多路复用的通知机制)

QNetworkDatagram

QNetworkDatagram 表示一个 UDP 数据报

名称	类型	说明	对标原生 API
QNetworkDatagram(const QByteArray&, const QHostAddress&, quint16)	构造函数	通过 QByteArray、目标 IP 地址、目标端口号构造一个 UDP 数据报（通常用于发送数据）	无
data()	方法	获取数据报内部特有的数据（返回 QByteArray）	无
senderAddress()	方法	获取数据报中包含的对端 IP 地址	无（recvfrom 包含该功能）
senderPort()	方法	获取数据报中包含的对端端口号	无（recvfrom 包含该功能）

TCP编程

核心类有两个：

• QTcpServer
• QTcpSocket

QTcpServer

QTcpServer 用于监听端口和获取客户端连接

名称	类型	说明	对标原生 API
listen(const QHostAddress&, quint16 port)	方法	绑定指定的地址和端口号，并开始监听	bind 和 listen
nextPendingConnection()	方法	获取已建立的 TCP 连接（返回 QTcpSocket 对象，用于与客户端通信）	accept
newConnection	信号	当新的客户端建立连接后触发	无（类似于 IO 多路复用中的通知机制）

QTcpSocket

QTcpSocket 用于客户端和服务器之间的数据交互

名称	类型	说明	对标原生 API
readAll()	方法	读取当前接收缓冲区中的所有数据	read
write(const QByteArray&)	方法	将数据写入 socket	write
deleteLater	方法	标记 socket 对象为无效（Qt 在下个事件循环中释放该对象）	无（类似于半自动化的垃圾回收）
readyRead	信号	当数据到达并准备就绪时触发	无（类似于 IO 多路复用中的通知机制）
disconnected	信号	当连接断开时触发	无（类似于 IO 多路复用中的通知机制）

HTTP Client

进行 Qt 开发时，与服务器的通信常使用 HTTP 协议：

• 通过 HTTP 从服务器获取数据
• 通过 HTTP 向服务器提交数据

核心类是三个：

• QNetworkAccessManager
• QNetworkRequest
• QNetworkReply

QNetworkAccessManager

方法	说明
get(const QNetworkRequest&)	发起 HTTP GET 请求（返回 QNetworkReply 对象）
post(const QNetworkRequest&, const QByteArray&)	发起 HTTP POST 请求（返回 QNetworkReply 对象）

QNetworkRequest

方法	说明
QNetworkRequest(const QUrl&)	通过 URL 构造 HTTP 请求
setHeader(QNetworkRequest::KnownHeaders header, const QVariant &value)	设置请求头

请求头取值

取值	说明
ContentTypeHeader	描述 body 的类型
ContentLengthHeader	描述 body 的长度
LocationHeader	用于重定向报文中指定重定向地址（响应中使用）
CookieHeader	设置 cookie
UserAgentHeader	设置 User-Agent

QNetworkReply

QNetworkReply 表示一个 HTTP 响应（继承自 qroDevice）

方法	说明
error()	获取出错状态
errorString()	获取出错原因的文本描述
readAll()	读取响应 body
header(QNetworkRequest::KnownHeaders header)	读取指定响应头的值

重要信号：

• finished()：当客户端收到完整的响应数据后触发

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多线程编程

QThread

QThread 是 Qt 框架中处理多线程编程的类（父类为 QObject），继承了信号槽机制、对象树管理等特性。

QThread 的特点

1. 线程创建和管理

   • 简单的线程创建：继承 QThread 并重写 run() 函数（线程入口点）
   • 生命周期管理：
     • start()：启动线程
     • quit()：优雅地请求线程退出
     • terminate()：强制终止线程（可能导致资源泄漏，尽量避免使用）

2. 信号和槽机制在线程中的应用

   • 线程间通信：通过信号槽实现跨线程通信（例如任务完成时通知主线程）
   • 异步操作：在后台线程执行耗时任务，通过信号返回结果

3. 资源管理

   • 对象树机制：QThread 参与 Qt 对象树管理（父对象销毁时自动清理）
   • 线程局部存储：通过 threadLocalStorage() 安全访问线程局部变量

4. 可重入性和线程安全性

   • 可重入函数：QThread 的非静态成员函数可被多线程同时调用（不访问共享数据时）
   • 线程安全的操作：内部同步处理确保启动/停止线程的正确性

常用 API

方法	说明
run()	线程入口函数（需重写）
start()	调用 run() 启动线程（若线程已在运行则无效）
currentThread()	返回管理当前线程的 QThread 指针
isRunning()	线程运行时返回 true
sleep()/msleep()/usleep()	使线程休眠（秒/毫秒/微秒）
wait()	阻塞线程直至：1. 线程执行完成 2. 超时（默认 ULONG_MAX 永不超时）
terminate()	强制终止线程（需谨慎使用）
finished()	信号：线程结束时触发（用于清理工作）

使用步骤

1. 自定义类继承 QThread
2. 重写 run() 函数（包含需执行的复杂逻辑）
3. 启动线程：调用 start()（非直接调用 run()）
4. 通过信号通知主线程任务完成
5. 关闭线程

多线程使用事项

• 禁止在线程函数中操作 UI：
  • 原因1（线程安全性）：UI 操作应由主线程管理（GUI 框架非线程安全）
  • 原因2（事件循环机制）：跨线程操作 UI 会干扰主线程事件循环（导致界面异常）
• connect() 的第五参数 Qt::ConnectionType：

  连接类型	说明
  Qt::AutoConnection	自动选择（同线程用 Direct，跨线程用 Queued）
  Qt::DirectConnection	信号发出后槽函数立即在同一线程执行（需确保线程安全）
  Qt::QueuedConnection	槽函数插入接收者线程事件队列（跨线程安全）
  Qt::BlockingQueuedConnection	发送线程阻塞直至槽函数执行完毕（注意死锁风险）
  Qt::UniqueConnection	标志位（可与其他类型组合，确保唯一连接）

线程安全

常用同步类：

• 互斥锁：QMutex、QMutexLocker
• 条件变量：QWaitCondition
• 信号量：QSemaphore
• 读写锁：QReadLocker、QWriteLocker、QReadWriteLock

互斥锁

QMutex

QMutex mutex;
mutex.lock();   // 上锁
// 访问共享资源
mutex.unlock(); // 解锁

QMutexLocker（RAII 方式管理锁）

QMutex mutex;
{
    QMutexLocker locker(&mutex); // 自动上锁
    // 访问共享资源
} // 作用域结束自动解锁

读写锁

QReadWriteLock rwLock;
// 读操作
{
    QReadLocker locker(&rwLock); // 上读锁（允许多线程读）
    // 读取共享资源
}
// 写操作
{
    QWriteLocker locker(&rwLock); // 上写锁（独占访问）
    // 修改共享资源
}

条件变量

QWaitCondition

QMutex mutex;
QWaitCondition condition;
// 等待线程
mutex.lock();
while (!conditionFullfilled()) {
    condition.wait(&mutex); // 释放锁并等待
}
// 条件满足后继续执行
mutex.unlock();

// 通知线程
mutex.lock();
changeCondition();
condition.wakeAll(); // 唤醒所有等待线程
mutex.unlock();

信号量

QSemaphore

QSemaphore semaphore(2); // 允许2个线程并发访问
semaphore.acquire();     // 获取信号量（资源不足时阻塞）
// 访问共享资源
semaphore.release();     // 释放信号量

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作业

完成聊天软件的网络部分