QT事件循环理解

一. 常见问题

问题１：Qt中常见的事件有哪些？

答：鼠标事件(QMouseEvent)、键盘事件(QKeyEvent)、绘制事件(QPaintEvent)、窗口尺寸改变(QResizeEvent)、滚动事件(QScrollEvent)、控件显示(QShowEvent)、控件隐藏(QHideEvent)、定时器事件(QTimerEvent)等。

问题2：Qt是事件驱动的，这句话该怎么理解呢？

Qt将系统产生的信号(软件中断)转换成Qt事件，并且将事件封装成类，所有的事件类都是由QEvent派生的，事件的产生和处理就是Qt程序的主轴，且伴随着整个程序的运行周期。因此我们说，Qt是事件驱动的。

问题3：Qt事件是由谁产生的？

答：Qt的官方手册说，事件有两个来源：程序外部和程序内部，多数情况下来自操作系统并且通过spontaneous()函数返回true来获知事件来自于程序外部，当spontaneous()返回false时说明事件来自于程序内部，就像例程1创建一个事件并把它分发出去。

问题4：Qt事件是由谁接收的？

答：QObject！它是所有Qt类的基类！是Qt对象模型的核心！QObject类的三大核心功能其中之一就是：事件处理。QObject通过event()函数调用获取事件。所有的需要处理事件的类都必须继承自Qobject，可以通过重定义event()函数实现自定义事件处理或者将事件交给父类。

问题5：事件处理的流程是什么样的？

答：事件有别于信号的重要一点：事件是一个类对象具有特定的类型，事件多数情况下是被分发到一个队列中(事件队列)，当队列中有事件时就不停的将队列中的事件发送给QObject对象，当队列为空时就阻塞地等待事件，这个过程就是事件循环！

问题６：Qt 事件和信号的关系？

Qt的事件是windows的底层消息封装而成的。这个消息和MFC里的消息是同一概念，都是指键盘、鼠标等的按压、松开等消息。例如按下键盘后，windows系统会发出一个 WM_KEYDOWN的消息，Qt捕获这个消息后，将其转换成 Qt::Key_Down 事件。Qt的事件是较为底层的概念。先有事件，然后才有信号。即：消息 -> 事件 -> 信号。

总结：windows发出消息，Qt捕获消息后转换成事件，再由事件处理后发出信号。

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二.事件循环

那事件循环是什么？   

在说明事件循环之前，先认识两个术语：

可重入的（Reentrant）：如果多个线程可以在同一时刻调用一个类的所有函数，并且保证每一次函数调用都引用一个唯一的数据，就称这个类是可重入的大多数C++类都是可重入的。类似的，一个函数被称为可重入的，如果该函数允许多个线程在同一时刻调用，而每一次的调用都只能使用其独有的数据。全局变量就不是函数独有的数据，而是共享的。换句话说，这意味着类或者函数的使用者必须使用某种额外的机制（比如锁）来控制对对象的实例或共享数据的序列化访问。  

线程安全（Thread-safe）：如果多个线程可以在同一时刻调用一个类的所有函数，即使每一次函数调用都引用一个共享的数据，就说这个类是线程安全的。如果多个线程可以在同一时刻访问函数的共享数据，就称这个函数是线程安全的。

进一步说，对于一个类，如果不同的实例可以被不同线程同时使用而不受影响，就说这个类是可重入的；如果这个类的所有成员函数都可以被不同线程同时调用而不受影响，即使这些调用针对同一个对象，那么我们就说这个类是线程安全的。由此可以看出，线程安全的语义要强于可重入。接下来，我们从事件开始讨论。之前我们说过，Qt是事件驱动的。在 Qt 中，事件由一个普通对象表示（QEvent或其子类）。这是事件与信号的一个很大区别：事件总是由某一种类型的对象表示，针对某一个特殊的对象，而信号则没有这种目标对象。所有QObject的子类都可以通过覆盖QObject::event()函数来控制事件的对象。

事件可以由程序生成，也可以在程序外部生成。例如：

QKeyEvent和QMouseEvent对象表示键盘或鼠标的交互，通常由系统的窗口管理器产生；
QTimerEvent事件在定时器超时时发送给一个QObject，定时器事件通常由操作系统发出；
QChildEvent在增加或删除子对象时发送给一个QObject，这是由 Qt 应用程序自己发出的。

需要注意的是，与信号不同，事件并不是一产生就被分发。

事件产生之后被加入到一个队列中（先进先出），该队列即被称为事件队列。

事件分发器遍历事件队列，如果发现事件队列中有事件，那么就把这个事件发送给它的目标对象。这个循环被称作事件循环。

QCoreApplication::exec()开启了这种循环，一直到QCoreApplication::exit()被调用才终止，所以说事件循环是伴随着Qt程序的整个运行周期！

三.深度理解事件循环

事件循环一般用exec()函数开启。QApplicaion::exec()、QMessageBox::exec()都是事件循环。其中前者又被称为主事件循环。事件循环首先是一个无限“循环”，程序在exec()里面无限循环，能让跟在exec()后面的代码得不到运行机会，直至程序从exec()跳出。从exec()跳出时，事件循环即被终止。QEventLoop::quit()能够终止事件循环。其次，之所以被称为“事件”循环，是因为它能接收事件，并处理之。当事件太多而不能马上处理完的时候，待处理事件被放在一个“队列”里，称为“事件循环队列”。当事件循环处理完一个事件后，就从“事件循环队列”中取出下一个事件处理之。当事件循环队列为空的时候，它和一个啥事也不做的永真循环有点类似，但是和永真循环不同的是，事件循环不会大量占用CPU资源。事件循环的本质就是以队列的方式再次分配线程时间片。****

事件循环的伪代码描述大致如下所示：

while (is_active)
{
    while (!event_queue_is_empty) {
        dispatch_next_event();
    }
    wait_for_more_events();
}

调用QCoreApplication::exec()函数意味着进入了主循环。我们把事件循环理解为一个无限循环，直到QCoreApplication::exit()或者QCoreApplication::quit()被调用，事件循环才真正退出。

伪代码里面的while会遍历整个事件队列，发送从队列中找到的事件；wait_for_more_events()函数则会阻塞事件循环，直到又有新的事件产生。我们仔细考虑这段代码，在wait_for_more_events()函数所得到的新的事件都应该是由程序外部产生的。(因为所有内部事件都应该在事件队列中处理完毕了。)

在类 UNIX 系统中，窗口管理器（比如X11）会通过套接字（UnixDomain或TCP/IP）向应用程序发出窗口活动的通知，因为客户端就是通过这种机制
与X服务器交互的。如果我们决定要实现基于内部的socketpair函数的跨线程事件的派发，那么窗口的管理活动需要唤醒的是：
套接字 SOCKET、定时器 TIMER
这也正是select系统调用所做的：它监视窗口活动的一组描述符，如果在一定时间内没有活动，它会发出超时消息（这种超时是可配置的）。Qt所要做
的，就是把select()的返回值转换成一个合适的QEvent子类的对象，然后将其放入事件队列。
好了，现在你已经知道事件循环的内部机制了。

因此，我们说事件循环在wait_for_more_events()函数进入休眠，并且可以被下面几种情况唤醒：

窗口管理器的动作（键盘、鼠标按键按下、与窗口交互等）； 套接字动作（网络传来可读的数据，或者是套接字非阻塞写等）； 定时器； 由其它线程发出的事件。 

 至于为什么需要事件循环，我们可以简单列出一个清单：

组件的绘制与交互：QWidget::paintEvent()会在发出QPaintEvent事件时被调用。该事件可以通过内部QWidget::update()调用或者窗口管理器 （例如显示一个隐藏的窗口）发出。所有交互事件（键盘、鼠标）也是类似的：这些事件都要求有一个事件循环才能发出。 定时器：长话短说，它们会在select或其他类似的调用超时时被发出，因此你需要允许 Qt 通过返回事件循环来实现这些调用。 网络：所有低级网络类（QTcpSocket、QUdpSocket以及QTcpServer等）都是异步的。当你调用read()函数时，它们仅仅返回已可用的数据； 当你调用write()函数时，它们仅仅将写入列入计划列表稍后执行。只有返回事件循环的时候，真正的读写才会执行。注意，这些类也有同步函数 （以waitFor开头的函数），但是它们并不推荐使用，就是因为它们会阻塞事件循环。高级的类，例如QNetworkAccessManager则根本不提供同步 API，因此必须要求事件循环。

有了事件循环，你就会想怎样阻塞它。阻塞它的理由可能有很多，例如我就想让QNetworkAccessManager同步执行。在解释为什么永远不要阻塞事件循环之前，我们要了解究竟什么是“阻塞”。假设我们有一个按钮Button，这个按钮在点击时会发出一个信号。这个信号会与一个Worker对象连接，这个Worker对象会执行很耗时的操作。当点击了按钮之后，我们观察从上到下的函数调用堆栈：

main(int, char **)
QApplication::exec()
[…]
QWidget::event(QEvent *)
Button::mousePressEvent(QMouseEvent *)
Button::clicked()
[…]
Worker::doWork()

我们在main()函数开始事件循环，也就是常见的QApplication::exec()函数。窗口管理器侦测到鼠标点击后，Qt 会发现并将其转换成QMouseEvent事件，发送给组件的event()函数。这一过程是通过 QApplication::notify() 函数实现的。

注意：我们的按钮并没有覆盖event()函数，因此其父类的实现将被执行，也就是QWidget::event()函数。这个函数发现这个事件是一个鼠标点击事件 ，于是调用了对应的事件处理函数，就是Button::mousePressEvent()函数。我们重写了这个函数，发出Button::clicked()信号，而正是这个信 号会调用Worker::doWork()槽函数。

在worker努力工作的时候，事件循环在干什么？或许你已经猜到了答案：什么都没做！事件循环发出了鼠标按下的事件，然后等着事件处理函数返回。此时，它一直是阻塞的，直到Worker::doWork()函数结束。

注意，我们使用了“阻塞”一词，也就是说，所谓阻塞事件循环，意思是没有事件被派发处理。

在事件就此卡住时，组件也不会更新自身（因为QPaintEvent对象还在队列中），也不会有其它什么交互发生（还是同样的原因），定时器也不会超时并且网络交互会越来越慢直到停止。也就是说，前面我们大费周折分析的各种依赖事件循环的活动都会停止。

这时候，需要窗口管理器会检测到你的应用程序不再处理任何事件，于是告诉用户你的程序失去响应。这就是为什么我们需要快速地处理事件，并且尽可能快地返回事件循环。

现在，重点来了：我们不可能避免业务逻辑中的耗时操作，那么怎样做才能既可以执行那些耗时的操作，又不会阻塞事件循环呢？一般会有三种解决方案：

第一，我们将任务移到另外的线程中进行实现

第二，我们手动强制运行事件循环。想要强制运行事件循环，我们需要在耗时的任务中一遍遍地调用QCoreApplication::processEvents()函数。QCoreApplication::processEvents()函数会发出事件队列中的所有事件，并且立即返回到调用者。仔细想一下，我们在这里所做的，就是模拟了一个事件循环。

另外一种解决方案：使用QEventLoop类重新进入新的事件循环。通过调用QEventLoop::exec()函数，我们重新进入新的事件循环，给QEventLoop::quit()槽函数发送信号则退出这个事件循环。举一个网络通信用到的例子来说：

QEventLoop eventLoop;
connect(netWorker, &NetWorker::finished,&eventLoop, &QEventLoop::quit);
QNetworkReply *reply = netWorker->get(url);
replyMap.insert(reply, FetchWeatherInfo);
eventLoop.exec();

因为QNetworkReply没有提供阻塞式API，并且要求有一个事件循环。我们通过一个局部的QEventLoop来达到这一目的：当网络响应完成时，这个局部的事件循环也会退出。

四.QEventLoop 有关函数

1.一般我们的事件循环都是由exec()来开启的，例如下面的例子：

QCoreApplicaton::exec()
 QApplication::exec()
 QDialog::exec()
 QThread::exec()
 QDrag::exec()
 QMenu::exec()

这些都开启了事件循环，事件循环首先是一个无限“循环”，程序在exec()里面无限循环，能让跟在exec()后面的代码得不到运行机会，直至程序从exec()跳出。从exec()跳出时，事件循环即被终止。QEventLoop::quit()能够终止事件循环。

事件循环实际上类似于一个事件队列，对列入的事件依次的进行处理，当时间做完而时间循环没有结束的时候，其实际上比较类似于一个不占用CPU事件的for(;;)循环。（其本质实际上是以队列的方式来重新分配时间片。）

2.事件循环是可以嵌套的，当在子事件循环中的时候，父事件循环中的事件实际上处于中断状态，当子循环跳出exec之后才可以执行父循环中的事件。当然，这不代表在执行子循环的时候，类似父循环中的界面响应会被中断，因为往往子循环中也会有父循环的大部分事件，执行QMessageBox::exec()，QEventLoop::exec()的时候，虽然这些exec()打断了main()中的QApplication::exec()，但是由于GUI界面的响应已经被包含到子循环中了，所以GUI界面依然能够得到响应。

通过“其它的入口”进入事件循环要特别小心：因为它会导致递归调用

3.如果某个子事件循环仍然有效，但其父循环被强制跳出，此时父循环不会立即执行跳出，而是等待子事件循环跳出后，父循环才会跳出。 举几个例子吧，比如说如果想要将主线程等待100ms，总不能使用sleep吧，那样会导致GUI界面停止响应的，但是用事件循环就可以避免这一点：

 QEventLoop loop;
 QTimer::singleShot(100, &loop, SLOT(quit())); // 在一个给定时间间隔msec(毫秒)之后调用一个槽
 loop.exec();

还有，比如说对于一个槽函数，触发之后会弹出一个dialog，但是像下面这样写的话，窗口会一闪而过的：

 void ****::mySLot{
     QDialog dlg;
     dlg.show();
 }

当然这里可以使用将dlg改成一个静态成员，通过增长期生存期的方法来解决这个问题，但是这里同样可以使用eventLoop来解决这个问题：

 void ****::mySLot{
     QDialog dlg;
     dlg.show();
     QEventLoop loop;
     connect(&dlg, SIGNAL(finished(int)), &loop, SLOT(quit()));
     loop.exec(QEventLoop::ExcludeUserInputEvents);
 }

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