Qt：当多个排队信号调用同一个槽时如何避免死锁

Question

在下面的代码中，我在 someOperation 中遇到了死锁：

class A : public QObject {
    Q_OBJECT
public:
    explicit A(QObject* parent) : QObject(parent), data(0) {}
public slots:
    void slot1() {
        someOperation();
    }
    void slot2() {
        someOperation();
    }
    void slot3() {
        someOperation();
    }
private:
    void someOperation() {
        QMutexLocker lk(&mutex);
        data++;
        QMessageBox::warning(NULL, "warning", "warning");
        data--;
        assert(data == 0);
    }
    int data;
    QMutex mutex; //protect data
};

class Worker: public QThread {
    Q_OBJECT
public:
    explicit Worker(QObject* parent) : QThread(parent) {}
protected:
    virtual void run() {
        // some complicated data processing
        emit signal1();
        // other complicated data processing
        emit signal2();
        // much complicated data processing
        emit signal3();
        qDebug() << "end run";
    }
signals:
    void signal1();
    void signal2();
    void signal3();

};

int main(int argc, char *argv[])
{
        QApplication app(argc, argv);
        A* a = new A(&app);
        Worker* w = new Worker(a);
        QObject::connect(w, SIGNAL(signal1()), a, SLOT(slot1()), Qt::QueuedConnection);
        QObject::connect(w, SIGNAL(signal2()), a, SLOT(slot2()), Qt::QueuedConnection);
        QObject::connect(w, SIGNAL(signal3()), a, SLOT(slot3()), Qt::QueuedConnection);
        w->start();

        return app.exec();
}

有一个线程将发出三个信号，所有信号都排队连接到 class A 的实例，并且所有 class A' 槽将调用到 someOperation，并且 someOperation 受互斥锁保护，它会弹出一个消息框。

Qt::QueuedConnection 2 The slot is invoked when control returns to the event loop of the receiver's thread. The slot is executed in the receiver's thread.

好像slot2是在slot1的消息框还在主线程模态的时候调用的，但是那个时候slot1有锁mutex，所以死锁。

如何修改代码避免死锁？

更新：（2019 年 1 月 17 日）

我想要存档的是：slot2 在 slot1 完成之前不被执行。

应该保留的是：

worker是处理数据的后台线程，耗时长；所以，无论如何，这三个信号将从其他线程发出。
工人不应该被发射信号阻挡。
插槽应该在主线程中执行，因为它们会更新 GUI。
someOperation 不可重入。

Answer 1

那是因为你的函数 void someOperation() 不是 reentrant。

QMessageBox 的静态函数跨越它们自己的事件循环，重复调用 QCoreApplication::processEvents()：

第一次调用 someOperation() 的执行卡在 QMessageBox::warning(...)。
在那里，exec() 调用 processEvents()，3. 看到第二个信号
并再次调用 someOperation()
尝试重新锁定 mutex 失败。

如何解决这个取决于你想达到什么目的...

关于您 QThread 的一般方法：You're doing it wrong.
（link 为主题提供了良好的开端，但不是完整的解决方案。）

您创建并启动了一个后台线程。但是那个线程只会发出三个信号然后完成。

插槽将在主 (GUI) 事件循环中调用，因为那是 A *a 的 thread affinity。

要让插槽在后台执行，您需要：

创建没有父级的 A 实例：A *a = new A();
创建您的 Worker 实例，并将该应用程序作为父级：Worker *w = new Worker(&app);（或者什么都不做，至少不使用 a）
更改 A 实例的线程关联：a->moveToThread(Worker);
不要覆盖 Worker::run()，或者如果您确实想要（参见第 5 点），请调用基本实现：QThread::run();
从 main 发出信号（您可以从运行() 发出它们，但这不是必需的）。

Answer 2

要求"someOperation is not reentrant"为奇数。如果尝试重新进入，会发生什么？鉴于 someOperation 只能从 main 线程调用，我只能看到两个选项...

完全阻止 mutex/barrier 等，如您所试。
基于递归级别计数器进行阻止并旋转事件循环，直到该计数器递减为零。

1) 将阻塞线程的事件循环，完全阻止当前消息对话框正常运行。

2) 将同时允许所有消息对话框，而不是序列化它们。

与其尝试使 someOperation 不可重入，我认为您需要确保以不会导致重入的方式使用。

一个选择可能是使用单独的 QObject 派生的 class 实例 QThread。考虑以下...

class signal_serialiser: public QObject {
  Q_OBJECT;
signals:
  void signal1();
  void signal2();
  void signal3();
};

如果 signal_serialiser 的一个实例被移动到它自己的线程，它可以充当一个队列来缓冲和转发各种信号（如果使用合适的连接类型）。在您的代码中，您目前有...

QObject::connect(w, SIGNAL(signal1()), a, SLOT(slot1()), Qt::QueuedConnection);
QObject::connect(w, SIGNAL(signal2()), a, SLOT(slot2()), Qt::QueuedConnection);
QObject::connect(w, SIGNAL(signal3()), a, SLOT(slot3()), Qt::QueuedConnection);

将其更改为...

signal_serialiser signal_serialiser;
QObject::connect(w, SIGNAL(signal1()), &signal_serialiser, SIGNAL(signal1()));
QObject::connect(w, SIGNAL(signal2()), &signal_serialiser, SIGNAL(signal2()));
QObject::connect(w, SIGNAL(signal3()), &signal_serialiser, SIGNAL(signal3()));

/*
 * Note the use of Qt::BlockingQueuedConnection for the
 * signal_serialiser --> A connections.
 */
QObject::connect(&signal_serialiser, SIGNAL(signal1()), a, SLOT(slot1()), Qt::BlockingQueuedConnection);
QObject::connect(&signal_serialiser, SIGNAL(signal2()), a, SLOT(slot2()), Qt::BlockingQueuedConnection);
QObject::connect(&signal_serialiser, SIGNAL(signal3()), a, SLOT(slot3()), Qt::BlockingQueuedConnection);
QThread signal_serialiser_thread;
signal_serialiser.moveToThread(&signal_serialiser_thread);
signal_serialiser_thread.start();

我只进行了基本测试，但它似乎提供了所需的行为。

Qt：当多个排队信号调用同一个槽时如何避免死锁

Qt: How to avoid deadlock when multiple queued signals invoke same slot

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