面试问题详解十一：Qt中的线程池与 QRunnable

在 Qt 中，多线程的使用是开发高性能 GUI 应用的重要组成部分。为了避免频繁创建和销毁线程带来的资源消耗，Qt 提供了 线程池（QThreadPool） 和 可运行任务（QRunnable） 的机制，帮助我们更加高效地管理并发任务。

一、什么是线程池（QThreadPool）

线程池是一种线程复用技术，它维护一个线程集合，允许你将多个任务分配给这些线程，而不必为每个任务创建新的线程。

Qt 中的 QThreadPool 提供了一种简洁的方式来调度和管理线程资源。

优势：

• 避免频繁创建/销毁线程。
• 提高任务处理效率。
• 支持任务优先级控制。
• 简化多线程编程模型。

二、什么是 QRunnable

QRunnable 是 Qt 中的一个轻量级任务接口，用于封装可在线程池中运行的任务。与继承 QThread 不同，QRunnable 更适合执行不需要线程生命周期控制的短小任务。

你只需要继承 QRunnable 并实现 run() 方法，就可以将任务提交给线程池。

三、基本使用示例

下面是一个简单的示例，展示了如何使用 QThreadPool 和 QRunnable 来执行一个后台任务。

头文件：task.h

#ifndef TASK_H
#define TASK_H

#include <QRunnable>
#include <QDebug>
#include <QThread>

class Task : public QRunnable {
public:
    Task(int id) : m_id(id) {
        // 设置为自动删除，任务执行完成后自动释放内存
        setAutoDelete(true);
    }

    void run() override {
        qDebug() << "Task" << m_id << "is running on thread:" << QThread::currentThreadId();
        QThread::sleep(2); // 模拟耗时操作
        qDebug() << "Task" << m_id << "finished.";
    }

private:
    int m_id;
};

#endif // TASK_H

主程序：main.cpp

#include <QCoreApplication>
#include <QThreadPool>
#include "task.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    QThreadPool* pool = QThreadPool::globalInstance();
    pool->setMaxThreadCount(4);  // 设置最大并发线程数

    // 启动多个任务
    for (int i = 0; i < 6; ++i) {
        Task* task = new Task(i);
        pool->start(task);
    }

    // 等待所有任务完成
    pool->waitForDone();

    qDebug() << "All tasks completed.";

    return 0;
}

四、运行结果示例

运行该程序后，你可能会看到类似如下输出（线程ID可能不同）：

Task 0 is running on thread: 0x7f8c46c05700
Task 1 is running on thread: 0x7f8c46404700
Task 2 is running on thread: 0x7f8c45c03700
Task 3 is running on thread: 0x7f8c45402700
Task 0 finished.
Task 4 is running on thread: 0x7f8c46c05700
Task 1 finished.
Task 5 is running on thread: 0x7f8c46404700
...
All tasks completed.

这说明线程池会在现有线程完成任务后复用它们处理新的任务，而不是重复创建线程。

五、补充说明

• 自动释放：建议使用 setAutoDelete(true)，让 QRunnable 在任务完成后自动删除，避免内存泄漏。
• 最大线程数：可通过 QThreadPool::setMaxThreadCount() 设置线程池并发数，默认是 QThread::idealThreadCount()。
• 任务优先级：start() 方法支持传入 int priority 参数，用于设置任务优先级。

pool->start(task, QThread::HighPriority);

六、适用场景

• 后台数据处理（如文件IO、数据库操作）。
• 图像或数据的批量处理。
• 分布式任务执行，GUI 不需等待任务完成。
• 替代频繁使用 QThread 的复杂场景。