概述

近來(lái)一直接使用WinSocket做網(wǎng)絡(luò)編程，有很長(zhǎng)一段時(shí)間不再使用Qt框架下的相關(guān)網(wǎng)路通信類。有不少之前積壓的問(wèn)題直到現(xiàn)在也沒(méi)怎么弄清楚，在CSDN中亂七八糟的存了好幾篇草稿，亟待整理。最近要寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單地相機(jī)升級(jí)程序，于是重操舊業(yè)。

歷史

網(wǎng)絡(luò)通信中，尤其是在收發(fā)工作較為耗時(shí)或交互頻率較高的時(shí)候，為了使得通信過(guò)程不造成UI的卡頓現(xiàn)象，一般要求通信工作在次線程（子線程）中完成。在Windows編程中，我們可以使用Select模式等實(shí)現(xiàn)這一需求。在Qt網(wǎng)絡(luò)編程框架下，也做過(guò)些嘗試。如 《網(wǎng)絡(luò)通信/QTcpSocket/QObject:Cannot create children for a parent that is in a different thread.》 文章中提到的方案（臨時(shí)記為PlanA），它將Qt套接字對(duì)象移動(dòng)到次線程，并在主線程中直接調(diào)用套接字接口，此時(shí)存在 “以其他線程對(duì)象為父對(duì)象，在本線程創(chuàng)建子對(duì)象” 的告警。
草稿中還記錄了另一個(gè)方案（臨時(shí)記為PlanB）
如常見(jiàn)的Qt多線程編程，定義一個(gè)workker類對(duì)象，將其移動(dòng)到次線程中，由其全權(quán)負(fù)責(zé)對(duì)m_socket套接字對(duì)象的操作，包括使用套接字進(jìn)行連接、斷開(kāi)、數(shù)據(jù)發(fā)送等操作。此方案依然存在PlanA中的問(wèn)題，因?yàn)榇藭r(shí)套接字對(duì)象沒(méi)有進(jìn)行過(guò)moveToThread操作，其還是歸屬于創(chuàng)建它的主線程，但相關(guān)函數(shù)調(diào)用線程卻為wirker所在的次線程。
通過(guò)分析以前的失敗經(jīng)驗(yàn)，似乎得出了一個(gè)結(jié)論：
套接字的相關(guān)接口只能在套接字對(duì)象所屬的線程內(nèi)調(diào)用（如果套接字對(duì)象沒(méi)有執(zhí)行過(guò)moveToThread操作，那么套接字對(duì)象的所屬線程就是創(chuàng)建它的線程）。因此，如果想支持在次線程中執(zhí)行連接/斷開(kāi)服務(wù)、數(shù)據(jù)收/發(fā)過(guò)程，則必須的要將套接字對(duì)象本身進(jìn)行moveToThread操作，且要將其他線程對(duì)該對(duì)象的操作轉(zhuǎn)換到moveToThread后的線程內(nèi)。

一種可行的實(shí)現(xiàn)

如下方案實(shí)現(xiàn)了，發(fā)送和接收操作同時(shí)運(yùn)行在一個(gè)次線程內(nèi)。其實(shí)通常情況下的交互過(guò)程，不會(huì)在同一時(shí)間段內(nèi)雙向高速通信，在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)一般只有一方在高速發(fā)送數(shù)據(jù)，或者多設(shè)備發(fā)送然后由集中控制設(shè)備接收處理。因此像WinSocket編程Select模式下實(shí)現(xiàn)在一個(gè)線程內(nèi)執(zhí)行收發(fā)操作，是很常見(jiàn)的方案。需要注意的是，速率要求更高的場(chǎng)景，從本質(zhì)就不適合使用Qt的網(wǎng)絡(luò)通信封裝。

//.h

#pragma once

#include <QTcpSocket>

//該對(duì)象最終運(yùn)行在次線程中
class TcpClient : public QTcpSocket
{
    Q_OBJECT
public:
    TcpClient(QObject *parent = NULL);
    ~TcpClient();
public:
    //
    void ClientConnectToHost(const QString &address, quint16 port);
    //
    void ClientSendingData(const QByteArray &c_btaData);
    //
    bool IsOnline();
signals:
    //轉(zhuǎn)換來(lái)自主線程的鏈接操作
    void SignalConnectToHost(const QString & address, quint16 port);
signals:
    //轉(zhuǎn)換來(lái)自主線程的發(fā)送操作
    void SignalSendingData(const QByteArray c_btaData);
signals:
    //在次線程中緩沖并滑動(dòng)解析TCP流后/按約定格式再發(fā)布
    void SignalPublishFormatRecvData(const QString c_btaData);
private:
    //標(biāo)記連接情況
    bool m_bOnLine = false;
    //緩沖收到的流數(shù)據(jù)
    QByteArray m_btaReceiveFromService;
};

//.cpp

#include <QThread>
#include <QDebug>
#include <QHostAddress>
#include "tcp_client.h"

TcpClient::TcpClient(QObject *parent)
    : QTcpSocket(parent)
{
    //自動(dòng)連接在信號(hào)發(fā)射時(shí)被識(shí)別為隊(duì)列連接/信號(hào)在主線程發(fā)射
    connect(this, &TcpClient::SignalConnectToHost, this, [&](const QString & address, quint16 port) {
        //test record# in child thread id 20588
        qDebug("SlotConnectToHost ThreadID:%d", QThread::currentThreadId());
        //
        this->connectToHost(QHostAddress(address), port, QIODevice::ReadWrite);
    }, Qt::AutoConnection);

    //連接了TCP服務(wù)端
    QObject::connect(this, &QAbstractSocket::connected, this, [&]() {
        //test record# in child thread id 20588
        qDebug("SlotHasConnected ThreadID:%d", QThread::currentThreadId());
        //
        m_bOnLine = true;
    }, Qt::DirectConnection);

    //斷開(kāi)了TCP服務(wù)端
    QObject::connect(this, &QAbstractSocket::disconnected, this, [&]() {
        //test record# in child thread id 20588
        qDebug("SlotHasDisconnected ThreadID:%d", QThread::currentThreadId());
        //
        m_bOnLine = false;
    }, Qt::DirectConnection);

    //收到了TCP服務(wù)的數(shù)據(jù)
    QObject::connect(this, &QIODevice::readyRead, this, [&]() {
        //test record# in child thread id 20588
        qDebug("SlotIODeviceReadyRead ThreadID:%d", QThread::currentThreadId());
        //讀取全部數(shù)據(jù)
        m_btaReceiveFromService.append(this->readAll());
        //
        int iFindPos = m_btaReceiveFromService.indexOf("\r\n");
        //檢查分隔符
        while (-1 != iFindPos)
        {
            //分割數(shù)據(jù)流
            QString strPublish = m_btaReceiveFromService.left(iFindPos);
            //發(fā)布解析后的格式數(shù)據(jù)
            emit SignalPublishFormatRecvData(strPublish);
            //
            m_btaReceiveFromService.remove(0, iFindPos + strlen("\r\n"));
            //
            iFindPos = m_btaReceiveFromService.indexOf("\r\n");
        }
    }, Qt::DirectConnection);

    //執(zhí)行數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程
    QObject::connect(this, &TcpClient::SignalSendingData, this, [&](const QByteArray c_btaData) {
        //test record# in child thread id 20588
        qDebug("SlotSendingData ThreadID:%d", QThread::currentThreadId());
        //
        this->write(c_btaData);
    }, Qt::AutoConnection);
}

//
TcpClient::~TcpClient()
{
}

//跨線程轉(zhuǎn)換
void TcpClient::ClientConnectToHost(const QString & address, quint16 port)
{
    emit SignalConnectToHost(address, port);
}

//跨線程轉(zhuǎn)換
void TcpClient::ClientSendingData(const QByteArray & c_btaData)
{
    emit SignalSendingData(c_btaData);
}

//是否在線
bool TcpClient::IsOnline()
{
    return m_bOnLine;
}

//main /using of my tcp client

UpdateCamera::UpdateCamera(QWidget *parent) : QMainWindow(parent)
{
    //創(chuàng)建TCP客戶端
    m_pmyTcpSocket = new TcpClient();
    //
    m_pThreadSending = new QThread();
    //
    m_pmyTcpSocket->moveToThread(m_pThreadSending);
    //
    m_pThreadSending->start();

    //連接到相機(jī)的TCP服務(wù)
    connect(ui.pushButton_connect, &QPushButton::clicked, [&]() {
    	...
        m_pmyTcpSocket->ClientConnectToHost(strIPUsing, SER_PORT);
    });
    
    //文件發(fā)送
    connect(ui.pushButton_file_sending, &QPushButton::clicked, [&]() {
  		...
        //執(zhí)行客戶端文件發(fā)送過(guò)程
        m_pmyTcpSocket->ClientSendingData(DataOfBin);
    });

    //接收服務(wù)端發(fā)送的數(shù)據(jù) /從子線程到主線程的隊(duì)列連接
    connect(m_pTcpClient, &TcpClient::SignalPublishFormatRecvData, this, [&](const QString c_btaData) {
        ui.textEdit->append(c_btaData);
        ui.textEdit->moveCursor(QTextCursor::End);
        if (ui.textEdit->toPlainText().size() > 2 * 1024 * 1024)
            ui.textEdit->clear();
    }, Qt::AutoConnection);
}

一些總結(jié)

在實(shí)現(xiàn)和測(cè)試上述TCP客戶端的過(guò)程中，也驗(yàn)證和消除了一些 “老問(wèn)題”。
1、由QIODevice::readyRead信號(hào)的DirectConnection連接的lambda槽函數(shù)執(zhí)行結(jié)果，可得出：如果一個(gè)Tcp對(duì)象被歸屬到了子線程X中，那么readyRead信號(hào)最終將從此子線程X發(fā)出。
2.、同上，connected信號(hào)、disconnected信號(hào)等其發(fā)射線程，都是套接字對(duì)象的所在線程。

其他需要注意的是：
1、當(dāng)connect內(nèi)部使用lambda表達(dá)式做槽函數(shù)時(shí)，注意選擇有Qt::ConnectionType 參數(shù)的那個(gè)函數(shù)版本，否則將默認(rèn)為直接連接。

//默認(rèn)為直接連接
connect(const QObject *sender, PointerToMemberFunction signal, Functor functor)
//可以配置連接方式 //Qt::UniqueConnections do not work for lambdas
connect(const QObject *sender, PointerToMemberFunction signal, const QObject *context, Functor functor, Qt::ConnectionType type)

2、默認(rèn)的連接方式 Qt::AutoConnection 在connect后生效的時(shí)刻是emit發(fā)射的時(shí)候，而不是執(zhí)行connect 語(yǔ)句的時(shí)候。因此先執(zhí)行moveToThread還是先執(zhí)行connect過(guò)程是無(wú)關(guān)緊要的。具體可參見(jiàn)幫助文檔中提及的：If the receiver lives in the thread that emits the signal, Qt::DirectConnection is used. Otherwise, Qt::QueuedConnection is used. The connection type is determined when the signal is emitted.
3、至此，還沒(méi)有讀過(guò)Qt網(wǎng)絡(luò)通信框架的源碼，因此對(duì)于如下問(wèn)題，還是無(wú)法清晰理解，如：Qt是如何對(duì)WinSocket進(jìn)行封裝的，Qt網(wǎng)絡(luò)通信采用了哪種IO模型，QIODevice的架構(gòu)是怎樣的，readyRead信號(hào)是在什么情景下發(fā)出的，QThread線程是如何對(duì)接QIODevice上的？同一個(gè)Qt套接字對(duì)象到底能否在兩個(gè)不同的子線程中進(jìn)行工作？文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-479975.html

到了這里，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)通信/QTcpSocket/實(shí)現(xiàn)一個(gè)可在子線程中發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的TCP客戶端的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！