前言

我们在开发应用程序的时候，经常需要使用多线程技术实现业务流程，如果我们在子线程处理业务的过程中，依赖另一个线程执行的结果来决定是否继续执行后续的任务时，这时候就需要使用到多线程的同步技术。多线程同步技术有很多，这篇博文介绍的多线程同步技术是Qt 的QWaitCondition，因为最近工作中有使用到这项技术，觉得非常有用，所以分享出来，共同提高我们的编程技术。

一、QWaitCondition简介

QWaitCondition 类提供一个条件变量用于线程同步，当一些有序的条件被满足时，会通知其他等待这个条件的线程。一个或多个线程可以根据业务需要，阻断线程的执行，等待一个QWaitCondition对象通过wakeOne()或者wakeAll（）设置一个条件变量。使用wakeOne()唤醒随机的等待线程；使用wakeAll（）唤醒所有的等待线程。

二、QWaitCondition的应用

1.应用背景

我们在开发程序的时候，绝大多数的接口的调用方式是同步方式，即调用后函数返回值即是函数执行的结果。可是有的时候，函数的调用和业务的执行结果并不在同一个线程中，函数的调用并不能直接获得结果，例如can总线的UDS诊断传输层中，发送诊断请求是一个线程，接收诊断结果在另一个线程，这种调用方式称为异步调用方式。可是异步调用方式使用起来非常不方便，增加了业务控制的难度。所以，我们希望把异步调用方式做封装，把异步调用封装成同步调用方式。

2.实现目标及设计思路

设计目标：通过QWaitCondition把异步调用封装成同步调用。

设计思路：通过增加适配层，把异步返回的接收数据和请求数据封装成一个业务函数。适配层先调用发送函数推送数据到服务器，然后通过QWaitCondition对象等待接收结果，收到结果后，函数返回。这样，上层应用可以不再使用异步方式实现业务，直接使用同步调用方式即可完成业务，获得需要的接收数据，极大的简化了上层应用的代码逻辑。

举例说明：举的例子是CAN总线UDS服务的会话控制服务，按照协议描述，传输层的实现应该是异步方式实现的通信逻辑，上层应用需要提供回调函数给通信层，当通信层收到数据时，调用回调函数，通知上层应用，提示收到了服务器数据。我们这里举的例子，是多封装了一层，把服务的收发封装到适配层当中，上层应用只需调用服务接口，即可实现同步方式发生服务请求，函数返回时获取接收到的数据，这样，上层应用的代码将得到极大的简化。

3.代码实现

（1）接收线程，负责接收服务器的相应数据。

receiver.h

#ifndef RECEIVER_H#define RECEIVER_H#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      class Receiver : public QThread{   public:    Receiver(QWaitCondition* condition, QMutex* mutex);    int get_receive_data(unsigned char* buff, int buff_len);    void to_stop();protected:    void run();private:    int read_data_from_server(unsigned char* buff, int buff_len);private:    bool m_stop = false;    QWaitCondition* m_waite_result = NULL;    QMutex* m_mutex = NULL;    unsigned char m_buff[10] = {   0};    int m_valid_data_len = 0;};#endif // RECEIVER_H

receiver.cpp

#include "receiver.h"#include 
   
    Receiver::Receiver(QWaitCondition *condition, QMutex *mutex){       m_waite_result = condition;    m_mutex = mutex;}void Receiver::to_stop() {       m_stop = true;}//模拟从服务器读数据int Receiver::read_data_from_server(unsigned char* buff, int buff_len) {       if (buff == NULL || buff_len < 5)    {           return 0;    }    //50 02 00 32 01 F4    int index = 0;    buff[index++] = 0x50;    buff[index++] = 0x02;    buff[index++] = 0x00;    buff[index++] = 0x32;    buff[index++] = 0x01;    buff[index++] = 0xF4;    return 6;}int Receiver::get_receive_data(unsigned char* buff, int buff_len){       if (m_valid_data_len > 0 && buff_len >= m_valid_data_len) {           memcpy(buff, m_buff, m_valid_data_len);        printf("get data from server:");        int index = 0;        while (index < m_valid_data_len)        {               printf("%02x ", m_buff[index]);            index++;        }        return m_valid_data_len;    }    return 0;}void Receiver::run(){       while (!m_stop) {           m_mutex->lock();        int len = read_data_from_server(m_buff, sizeof(m_buff));        m_mutex->unlock();        if (len >= 5) {               m_valid_data_len = len;            m_waite_result->wakeAll();        }    }}

（2）适配层，把发送和接收封装成一个服务，提供给上层应用使用

udsadaptation.h

#ifndef UDSADAPTATION_H#define UDSADAPTATION_H#include 
   
    #include "receiver.h"#include 
    
     class UdsAdaptation{   public:    UdsAdaptation();    ~UdsAdaptation();    int DiagnosticSessionControl(const unsigned char* req, const int req_len, unsigned char*buff, int buff_len);private:    int send_data_to_server(const unsigned char* req, int req_len);public:    QWaitCondition waite_result;    QMutex m_mutex;    Receiver* m_reveiver = NULL;};#endif // UDSADAPTATION_H

udsadaptation.cpp

#include "udsadaptation.h"#include 
   
    UdsAdaptation::UdsAdaptation(){       m_mutex.lock();    m_reveiver = new Receiver(&waite_result, &m_mutex);    m_reveiver->start();}UdsAdaptation::~UdsAdaptation() {       m_mutex.unlock();    m_reveiver->to_stop();    m_reveiver->wait();    delete m_reveiver;}// 模拟推送到服务器int UdsAdaptation::send_data_to_server(const unsigned char* req, int req_len) {       printf("push data to server:");    int index = 0;    while (index < req_len)    {            printf("%02x ", req[index]);         index++;    }    printf("\n");    return req_len;}int UdsAdaptation::DiagnosticSessionControl(const unsigned char* req, const int req_len, unsigned char*buff, int buff_len) {       int send_len = send_data_to_server(req, req_len);    waite_result.wait(&m_mutex);    return m_reveiver->get_receive_data(buff, buff_len);}

(3)上层应用调用

unsigned char req[2];    req[0] = 0x10;    req[1] = 0x02;    unsigned char buff[10] = {   0};    UdsAdaptation uds_adaptation;    int received_len = uds_adaptation.DiagnosticSessionControl(req, sizeof(req), buff, sizeof(buff));

总结

QWaitCondition配合mutex，很好的实现了多线程中的序列化处理。既利用了多线程的效率，又实现的既定的执行顺序，达到程序高效运行的目的。当我们的程序需要停下来，等待另一个线程执行的结果时，使用QWaitCondition技术是个不错的选择。

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