Qt串行端口的C ++線程模式

Question

我的目的是在不阻塞主線程（GUI）的情況下從串行設備接收消息，並嘗試將與平台相關的邏輯（GUI和串行端口）與業務邏輯（處理消息）分開，以便於移植到其他平台

上下文：我正在使用Qt和QtSerialPort模塊。 消息協議很簡單，0xff用於結束每個消息。

到目前為止，我已經找到了4種解決方案：

方法1：

1. 使用一個線程讀取串行端口並填充緩沖區

2. 使用另一個線程讀取緩沖區，提取有效消息（到另一個緩沖區中？不確定如何工作）

3. 使用另一個線程來解析消息

方法2：

1. 使用一個線程讀取串行端口，並將有效消息提取到緩沖區中

2. 使用另一個線程來解析消息

方法3：

1. 使用一個線程讀取串行端口，提取有效消息，然后阻塞直到該消息被處理為止，利用QtSerialPort的內部讀取緩沖區來緩沖傳入的數據

方法4：

1. 使用主線程異步讀取串行端口，提取一條有效消息，並為每條消息生成一個新線程來處理它們

方法1,2和3的區別在於，一般工作負載被划分為多個線程，盡管我不知道哪個是最好的。

我當前正在使用方法4，由於產生了大量線程，並且每次我移動或與GUI交互時，串行通信都會停止，方法4效率極低，並且在低端計算機上無法很好地工作。 為每條消息生成一個線程也會使消息的順序不確定，這到目前為止並不是一個主要問題。

是否還有其他方法，每種方法各有利弊（如果有），哪種方法最好？ 謝謝！

編輯：在主線程中處理消息的一個問題是與GUI交互（甚至移動窗口）將阻止消息處理功能。 有沒有辦法解決？

Answer 1

我認為使用多線程可以獲得兩個主要優點：

1. 避免由於GUI處理例程被串行端口處理例程拖延而導致不良的GUI性能
2. （也許更重要）當GUI例程使串行數據讀取例程拖延太長時間時，請避免由於緩沖區溢出而導致串行數據丟失。

您只需要產生一個線程即可。 只是讓線程從串行端口中讀取數據（通過將QSerialPort的readyRead（）信號連接到調用QSerialPort對象上的read（）的插槽），然后在任何時候發出信號（帶有QByteArray參數）。想要將一些串行數據發送到GUI。 您的main / GUI線程可以通過QueuedConnection接收數據，而QueuedConnection不會阻塞串行線程或main / GUI線程。

這幾乎就是全部了。 唯一需要擔心的是干凈的關機。 確保與QThread的quit（）插槽建立另一個跨線程信號/插槽連接，以便在需要退出時，可以發出該信號，然后在QThread上調用wait（）以等待它通過以下方式響應遠。 一旦wait（）返回，您就可以安全地刪除QThread對象。

Answer 2

您只需要依靠Qt事件循環就可以完全避免使用其他線程（到目前為止，只有當串行端口實際接收到一條消息時，主線程（還要處理GUI的主線程才被阻塞）。

否則，如果您想在專用線程中完全處理串行端口，那么解決方案是實現一個從QThread派生的類，然后用類似以下的方法覆蓋run()函數：

void MyClass::run()
{
     QSerialPort port;

     // ... serial port initialization here

     // Connect signals/slots
     connect(&port, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(readData()));

     port.open();

     // Start a new message loop on this thread
     exec();
}

其中readData是在MyClass實現的用於處理接收到的數據的函數。 由於port由新線程擁有（在run()創建），因此它的事件將由線程本身處理（相對於主線程完全獨​​立）。

如果您想在某個時候與主線程進行通訊（例如：您在串行上收到了某些內容，這可能會導致GUI發生更改），那么您仍然可以使用Qt的信號/插槽。 只需在MyClass上實現一個信號，然后在由主線程處理的對象上實現一個插槽即可（例如：您的主窗體）：然后只需將MyClass的信號與您的主窗體上的插槽連接起來就可以完成：signals / slots為Qt中跨線程通信解決方案。

Answer 3

您還可以避免使用任何（其他）線程，並利用Qt 事件循環 。 了解事件 ， QioDevice ； 然后Qt會將您的設備文件描述符傳遞到其多路復用循環（例如，傳遞給poll（2） ....）； QSocketNotifier可能應該在非套接字文件描述符（如串行設備）上運行（在Posix上）。

詳細信息可能是特定於操作系統的