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Schwefelsaeure
Asked: 2024-09-28 23:08:25 +0800 CST

Qt/PySide6：使用 QThread 实现无限数据获取循环的最佳方法是什么？

  • 772

我正在使用 PySide6 实现一个小型多线程 GUI 应用程序，以从（USB 连接的）传感器获取数据并使用 Qt 可视化数据。即，用户可以启动和停止数据获取：

开始和停止传感器数据获取

单击播放按钮时，将创建一个工作对象并将其移动到QThread，然后QThread启动。互联网上有很多不同的方法来实现这种无限期（数据获取循环）。以下是我迄今为止最常遇到的两种主要方法：

  • 方法 1（无限但用户可中断的循环加sleep()）：
class Worker(QObject):
    def __init__(self, user_stop_event: Event)
        super().__init__()
        self.user_stop_event = user_stop_event
    
     def run(self):
         while not self.user_stop_event.isSet():
             self.fetch_data()
             # Process received signals:
             Qtcore.QApplication.processEvents()
             # A sleep is important since in Python threads cannot run really in parallel (on multicore systems) and without sleep we would block the main (GUI) thread!
             QThread.sleep(50)

     def fetch_data(self):
         ...
  • 方法 2（基于计时器的方法）：
class Worker(QObject):
    def __init__(self):
        super().__init__()

        timer = QTimer()
        timer.timeout.connect(self.fetch_data)
        timer.start(50)

     def fetch_data(self):
        ...

两种方法都使用相同的机制来启动线程：

thread = QThread()
worker = Worker()
worker.moveToThread(thread )
thread.started.connect(worker.run)
...

这两种方法的优缺点是什么？哪种实现方式更可取？

不幸的是，Qt 的官方线程基础网站没有在这里给出明确的建议。 对我来说，两者都有效，但我不太确定哪一个应该作为我们后续项目的默认实现。

python

1 个回答

  1. Best Answer

    Qt 对此确实没有发言权，这取决于您用于通信的 API 的通信模式，以及它是否支持同步或异步 IO。

    同步（阻塞）API

    如果通信是同步的，例如pyserial或QSerialPort（阻塞模式），则Approach1无需睡眠即可使用，但在端口上添加超时。从同步 IO 读取通常会丢弃 GIL，因此您不需要睡眠。（这两个 API 会丢弃 GIL，请查看任何其他 API 的文档），Qt 文档阻塞接收器提供了一个类似的例子

    class Worker(QThread):
    def __init__(self, user_stop_event: Event)
        super().__init__()
        self.user_stop_event = user_stop_event
    
     def run(self):
         while not self.user_stop_event.isSet():
             self.fetch_data()
             # Process received signals:
             Qtcore.QApplication.processEvents()

     def fetch_data(self):
         ...
         # call Serial.read() here with moderate timeout
         # maybe send some data

    异步（非阻塞）API

    如果你正在从异步 IO 读取数据，比如QTcpSocket或QSerialPort（异步模式），那么你可以这样做，Approach2因为 Qt 的事件循环在不执行 Python 代码时会丢弃 GIL，并且你可以在传输过程中中断该过程，而这在同步 IO 中是不可能的，你不需要异步 IO 的计时器

    class Worker(QObject):
    def __init__(self):
         super().__init__()
         # construct this inside a thread slot on "started" signal
         self.socket = QTcpSocket(self)
         self.socket.readyRead.connect(self.read_data)
         self.socket.connectToHost(...)
         # this next action will block, better connect to "connected" signal
         self.socket.waitForConnected() 
         self.socket.write(...)

     def read_data(self):
         ...
         # data = self.socket.readAll()
         # do something with data then send another request

    直接调用sleep几乎总是错误的，它要么延迟数据读取，要么延迟终止信号，你的线程通常要么被同步 IO 阻塞，要么被等待异步 IO 完成的 QT 事件循环阻塞，或者任何其他异步 IO 循环asyncio。由于同样的原因，在计时器上轮询套接字同样糟糕。

    如果您确实需要sleep（也许您只是每隔几毫秒轮询一次传感器），那么请调用QEventLoop.processEvents并传递一个deadline带有“处理事件”时间的参数，这可确保信号可以中断您的“睡眠”（通过loop.exit()在连接的插槽内调用），并确保在完成“处理事件”后检查此中断是否发生。在您等待时，GIL 将被丢弃，因此它就像一个可中断的睡眠。

    定期事件

    最后，对于需要无漂移发生的周期性事件（例如，发送通知或每 50 毫秒轮询一次传感器），您应该使用Approach2计时器，因为 QTimer 使用 OS 计时器来避免漂移。（它在某些平台上仍会漂移，但漂移速度非常慢）

    class Worker(QObject):
    def __init__(self):
         # construct this inside the QThread "started" signal
         super().__init__()
         timer = QTimer()
         timer.timeout.connect(self.fetch_data)
         timer.start(50)

     def fetch_data(self):
         ...
         # poll the sensor
         # or send a notification

    这确保函数在被调用50,100,150,200ms ... etc，而带有睡眠的正常循环将在52,105,160,223ms... etc

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