Qt实用技能3-理解事件循环
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(放个目录方便预览。这个目录是从博客复制过来的，点击会跳转到博客)
- 简介
- 事件与事件循环
- Hello World
- 循环处理
- 类比事件循环的概念
- 不同操作系统的事件循环
- Windows
- Linux X11窗口
- MacOS Cocoa Application
- Qt的事件循环
- QEventLoop类
- QCoreApplication 主事件循环
- Qt的事件分发和事件处理
- 重载事件
- QEvent
- 事件过滤器
- 事件循环的运用
- processEvents不阻塞
- QEventLoop模拟同步调用
简介
本文是《Qt实用技能》系列文章的第三篇，涛哥在这里讨论事件循环相关的知识点。
一些常见的问题，诸如：
为什么Qt程序的main函数都有一个QApplication?
执行比较耗时的任务时，怎样能不卡界面?
同步、非同步、阻塞、非阻塞到底是怎么回事?
等等，都可以在本文中找到答案。
注：文章主要发布在涛哥的博客 和 涛哥的知乎专栏-Qt进阶之路
事件与事件循环
Hello World
从Hello World说起吧
#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
printf("Hello World");
return 0;
}
这是一段大家都很熟悉的命令行程序，运行起来会在终端输出」Hello World」，之后程序就退出了。
循环处理
我们稍微加点需求: 程序能够一直运行，每次用户输入一些信息并按下回车时，列印出用户的输入。直到输入的内容为「quit」时才退出。
按照这个需求，代码实现如下：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
char input[1024]; //假设输入长度不超过1024
const char quitStr[] = "quit";
bool quit = false;
while (false == quit) {
scanf_s("%s", input, sizeof input);
printf("user input: %s
", input);
if (0 == memcmp(input, quitStr, sizeof quitStr)) {
quit = true;
}
}
return 0;
}
我们使用了一个while循环。在这个循环体内，不停地处理用户的输入。当输入的内容为」quit」时，循环终止条件被设置为true，循环将终止。
类比事件循环的概念
在上面这个例子中，「用户输入并按下回车」这件事情，我们可以称作一个「事件」或者「用户输入事件」，不停的去处理「事件」的这段代码，
我们可以称作「事件循环」, 也可以叫做」消息循环」，是一回事。
一般对于带UI窗口的程序来说，「事件」是由操作系统或程序框架在不同的时刻发出的。
当用户按下滑鼠、敲下键盘，或者是窗口需要重新绘制的时候，计时器触发的时候，都会发出一个相应的事件。
我们把「事件循环」的代码 提炼/抽象 如下：
function loop() {
initialize();
bool shouldQuit = false;
while(false == shouldQuit)
{
var message = get_next_message();
process_message(message);
if (message == QUIT)
{
shouldQuit = true;
}
}
}
在事件循环中, 不停地去获取下一个事件，然后做出处理。直到quit事件发生，循环结束。
有「取事件」的过程，那么自然有「存储事件」的地方，要么是操作系统存储，要么是软体框架存储。
存储事件的地方，我们称作 「事件队列」 Event Queue
处理事件，我们也称作 「事件分发」 Event Dispatch
不同操作系统的事件循环
Windows
先来看一个Windows系统的事件循环示例(win32 API)：
MSG msg = { 0 };
bool done = false;
bool result = false;
while (!done)
{
if (PeekMessage(&msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE))
{
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
}
if (msg.message == WM_QUIT)
{
done = true;
}
}
思路和前面介绍的一致
Linux X11窗口
有些linux系统使用X11窗口系统，看看其窗口事件循环
Atom wmDeleteMessage = XInternAtom(mDisplay, "WM_DELETE_WINDOW", False);
XSetWMProtocols(display, window, &wmDeleteMessage, 1);
XEvent event;
bool running = true;
while (running)
{
XNextEvent(display, &event);
switch (event.type)
{
case Expose:
printf("Expose
");
break;
case ClientMessage:
if (event.xclient.data.l[0] == wmDeleteMessage)
running = false;
break;
default:
break;
}
}
思路也是和前面一致的
MacOS Cocoa Application
在Cocoa Application中, 有一种获取事件的机制，叫做runloop(一个NSRunLoop对象,它允许进程接收窗口服务的各种事件)
一般的Cocoa Application运行流程是，从runloop的事件队列中获取一个事件(NSEvent)
派发事件(NSEvent)到合适的对象(Object)
事件被处理完成后,再取下一个事件(NSEvent),直到应用退出.
思路也是和前面一致的。
Qt的事件循环
Qt作为一个跨平台的UI框架，其事件循环实现原理, 就是把不同平台的事件循环进行了封装，并提供统一的抽象介面。
和Qt做了类似工作的，还有glfw、SDL等等很多开源库。
QEventLoop类
QEventLoop即Qt中的事件循环类，主要介面如下：
int exec(QEventLoop::ProcessEventsFlags flags = AllEvents)
void exit(int returnCode = 0)
bool isRunning() const
bool processEvents(QEventLoop::ProcessEventsFlags flags = AllEvents)
void processEvents(QEventLoop::ProcessEventsFlags flags, int maxTime)
void wakeUp()
其中exec是启动事件循环，调用exec以后，调用exec的函数就会被「阻塞」，直到EventLoop里面的while循环结束。
这里画个简单的示意图:
exit是退出事件循环(将EventLoop中的退出标识设为true)
processEvents是及时处理队列中的事件(这个很有用，后面还会讲)。
这里有个问题，exec阻塞了当前函数，还怎么退出EventLoop呢？
答案是：在派发事件后，某个事件处理的函数中，达到事件退出条件时，调用exit函数，将EventLoop中的退出标识设为true。
这样的程序运行流程，我们叫做 「事件驱动」式的程序。
QCoreApplication 主事件循环
一般的Qt程序，main函数中都有一个QCoreApplication/QGuiApplication/QApplication，并在末尾调用 exec。
int main(int argc, char *argv[])
{
QCoreApplication app(argc, argv);
//或者QGuiApplication， 或者 QApplication
...
...
return app.exec();
}
Application类中，除去启动参数、版本等相关东西后，关键就是维护了一个QEventLoop，Application的exec就是QEventLoop的exec。
不过Application中的这个EventLoop，我们称作「主事件循环」Main EventLoop。
所有的事件分发、事件处理都从这里开始。
Application还提供了sendEvent和poseEvent两个函数，分别用来发送事件。
sendEvent发出的事件会立即被处理，也就是「同步」执行。
postEvent发送的事件会被加入事件队列，在下一轮事件循环时才处理，也就是「非同步」执行。
还有一个特殊的sendPostedEvents，是将已经加入队列中的准备非同步执行的事件立即同步执行。
Qt的事件分发和事件处理
以QWidget为例来说明。
QWidget是Widget框架中，大部分UI组件的基类。QWidget类拥有一些名字为xxxEvent的虚函数,比如：
virtual void keyPressEvent(QKeyEvent *event)
virtual void keyReleaseEvent(QKeyEvent *event)
keyPressEvent就表示按键按下时的处理，keyReleaseEvent表示按键松开时的处理。
主事件循环中(注册过QWidget类之后)，事件分发会在按键按下时调用QWidget的keyPressEvent函数，按键松开时调用QWidget的keyReleaseEvent函数。
重载事件
有了上面的事件处理机制，我们就可以在自己的QWidget子类中，通过重载keyPressEvent、keyReleaseEvent等等事件处理函数，做一些自定义的事件处理。
QEvent
每一个事件处理函数，都是带有参数的，这个参数是QEvent的子类，携带了各种事件的参数。比如
按键事件 void keyPressEvent(QKeyEvent *event) 中的QKeyEvent, 就包括了按下的按键值key、 count等等。
事件过滤器
Qt还提供了事件过滤机制，在事件分发之前先过滤一部分事件。
用法如下：
class KeyPressEater : public QObject
{
Q_OBJECT
...
protected:
bool eventFilter(QObject *obj, QEvent *event) override;
};
bool KeyPressEater::eventFilter(QObject *obj, QEvent *event)
{
if (event->type() == QEvent::KeyPress) {
QKeyEvent *keyEvent = static_cast<QKeyEvent *>(event);
qDebug("Ate key press %d", keyEvent->key());
return true;
} else {
// standard event processing
return QObject::eventFilter(obj, event);
}
}
。。。
monitoredObj->installEventFilter(filterObj);
自定义一个QObject子类，重载eventFilter函数。之后在要过滤的QObject对象上，调用installEventFilter函数以安装过滤器上去。
过滤器函数的返回值为bool，true表示这个事件被过滤掉了，不用再往下分发了。false表示没有过滤。
事件循环的运用
processEvents不阻塞UI
我们的UI界面，要持续不断地刷新（对于QWidget就是触发paintEvent事件），以保证显示流畅、能及时响应用户输入。
一般要有一个良好的帧率，比如每秒刷新60帧, 即经常说的FPS 60， 换算一下 1000 ms/ 60 ≈ 16 ms,也就是每隔16毫秒刷新一次。
而我们有时候又需要做一些复杂的计算，这些计算的耗时远远超过了16毫秒。
在没有计算完成之前，函数不会退出（相当于阻塞），事件循环得不到及时处理，就会发生UI卡住的现象。
这种场景下，就可以使用Qt为我们提供的介面，立即处理一次事件循环，来保证UI的流畅
(先不讨论多线程的情况，后续有多线程专题文章，而且你们玩的不一定比涛哥6)
//耗时操作
someWork1()
//适当的位置，插入一个processEvents,保证事件循环被处理
QCoreApplication::processEvents();
//耗时操作
someWork2()
QEventLoop模拟同步调用
经常会有这种场景： 「触发 」了某项操作，必须等该操作完成后才能进行「 下一步 」
比如：软体的登录界面，向伺服器发起登录请求后，必须等收到伺服器返回的登录数据，才知道登录结果并决定下一步如何执行。
这种场景，如果设计成非同步调用，直接用Qt的信号/槽即可，如果要设计成同步调用，就可以使用本地QEventLoop
这里写段伪代码示例一下：
bool login(const QString &userName, const QString &passwdHash, const QString &slat)
{
//声明本地EventLoop
QEventLoop loop;
bool result = false;
//先连接好信号
connect(&network, &Network::result, [&](bool r, const QString &info){
result = r;
qDebug() << info;
//槽中退出事件循环
loop.quit();
});
//发起登录请求
sendLoginRequest(userName, passwdHash, slat);
//启动事件循环。阻塞当前函数调用，但是事件循环还能运行。
//这里不会再往下运行，直到前面的槽中，调用loop.quit之后，才会继续往下走
loop.exec();
//返回result。loop退出之前，result中的值已经被更新了。
return result;
}
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