背景
基于Qt的应用程序(像大多数GUI应用程序一样)是基于事件的。这意味着执行是根据用户交互、信号和计时器来驱动的。在事件驱动的应用程序中,单击按钮将创建一个事件,应用程序随后将处理该事件以产生预期的输出。事件被推入和从事件队列取出,然后按顺序处理。
事件循环通过在QApplication对象上调用.exec_()开始,并在与Python代码相同的线程中运行。运行这个事件循环的线程——通常称为GUI线程——也处理与主机操作系统的所有窗口通信。
默认情况下,由事件循环触发的任何执行也将在这个线程中同步运行。在实践中,这意味着当PyQt应用程序在代码中执行某些操作时,窗口通信和GUI交互将被阻塞。
如果您所做的很简单,并且快速地将控制返回到GUI循环,那么用户将无法察觉这种阻塞。但是,如果您需要执行长时间运行的任务,例如打开/写入一个大文件、下载一些数据或渲染一些复杂的界面,那么就会出现问题。对用户来说,应用程序似乎没有响应(因为它确实没有响应)。因为你的应用程序不再与操作系统通信,在MacOS X上,如果你点击你的应用程序,你会看到旋转的死亡轮。没有人希望这样。
解决方案很简单:将您的工作从GUI线程中取出(放到另一个线程中)。PyQt(通过Qt)提供了一个简单的接口来实现这一点。
线程和进程
在PyQt应用程序中运行独立任务有两种主要方法:线程和进程。
线程共享相同的内存空间,因此启动速度快,消耗的资源最少。共享内存使得在线程之间传递数据变得非常简单,但是从不同的线程读/写内存可能会导致竞争条件或分段错误。在Python中还有一个额外的问题,即多个线程被同一个全局解释器锁(GIL)绑定——这意味着非GIL释放的Python代码一次只能在一个线程中执行。但是,这不是PyQt的主要问题,因为大部分时间都花在Python之外。
进程使用独立的内存空间(和一个完全独立的Python解释器)。这样可以避免GIL的任何潜在问题,但代价是启动时间较慢、内存开销较大以及发送/接收数据的复杂性。
为了简单起见,这篇文章将使用线程演示;
QRunnable和QThreadPool
Qt为在线程中运行提供了非常简单的接口。它是围绕两个类构建的:QRunnable和QThreadPool。前者是您想要执行的工作的容器,而后者是您将该工作传递给其他线程的方法。
from PyQt5.QtGui import *
from PyQt5.QtWidgets import *
from PyQt5.QtCore import *
import time
class MainWindow(QWidget):
def __init__(self, *args, **kwargs):
super(MainWindow, self).__init__(*args, **kwargs)
self.setWindowTitle("高效码农")
self.threadpool = QThreadPool()
Vlayout = QVBoxLayout()
okButton = QPushButton("OK")
okButton.clicked.connect(self.oh_no)
Vlayout.addWidget(okButton)
self.setLayout(Vlayout)
self.show()
def oh_no(self):
worker = Worker()
self.threadpool.start(worker)
class Worker(QRunnable):
@pyqtSlot()
def run(self):
print("Thread start")
time.sleep(5)
print("Thread complete")
app = QApplication([])
window = MainWindow()
app.exec_()
创建一个Worker实例,然后传递给self.threadpool;现在,单击该按钮将创建一个工作程序来处理(长时间运行)进程,并通过线程池将其拆分为另一个线程。
改进QRunnables
如果要将自定义数据传递给执行功能,可以通过init进行操作,然后可以用self.从run插槽中访问数据。
class Worker(QRunnable):
def __init__(self, fn, *args, **kwargs):
super(Worker, self).__init__()
# Store constructor arguments (re-used for processing)
self.fn = fn
self.args = args
self.kwargs = kwargs
@pyqtSlot()
def run(self):
self.fn(*self.args, **self.kwargs)
线程IO
有时候,能够从运行的线程回调状态和数据是非常重要的。这可能包括计算结果、引发的异常或正在进行的进程(考虑进度条)。Qt提供的signals and slot框架允许您这样做,并且是线程安全的,允许从运行的线程直接安全通信到GUI前端。信号允许您发出.emit值,然后通过与.connect链接的插槽函数在代码的其他地方接收这些值。
下面是一个简单的WorkerSignals类,它定义为包含许多示例信号。
from PyQt5.QtGui import *
from PyQt5.QtWidgets import *
from PyQt5.QtCore import *
import time
import traceback, sys
class WorkerSignals(QObject):
'''
Defines the signals available from a running worker thread.
Supported signals are:
finished
No data
error
`tuple` (exctype, value, traceback.format_exc() )
result
`object` data returned from processing, anything
progress
`int` indicating % progress
'''
finished = pyqtSignal()
error = pyqtSignal(tuple)
result = pyqtSignal(object)
progress = pyqtSignal(int)
class Worker(QRunnable):
'''
Worker thread
Inherits from QRunnable to handler worker thread setup, signals and wrap-up.
:param callback: The function callback to run on this worker thread. Supplied args and
kwargs will be passed through to the runner.
:type callback: function
:param args: Arguments to pass to the callback function
:param kwargs: Keywords to pass to the callback function
'''
def __init__(self, fn, *args, **kwargs):
super(Worker, self).__init__()
# Store constructor arguments (re-used for processing)
self.fn = fn
self.args = args
self.kwargs = kwargs
self.signals = WorkerSignals()
# Add the callback to our kwargs
self.kwargs['progress_callback'] = self.signals.progress
@pyqtSlot()
def run(self):
'''
Initialise the runner function with passed args, kwargs.
'''
# Retrieve args/kwargs here; and fire processing using them
try:
result = self.fn(*self.args, **self.kwargs)
except:
traceback.print_exc()
exctype, value = sys.exc_info()[:2]
self.signals.error.emit((exctype, value, traceback.format_exc()))
else:
self.signals.result.emit(result) # Return the result of the processing
finally:
self.signals.finished.emit() # Done
class MainWindow(QMainWindow):
def __init__(self, *args, **kwargs):
super(MainWindow, self).__init__(*args, **kwargs)
self.counter = 0
layout = QVBoxLayout()
self.l = QLabel("Start")
b = QPushButton("DANGER!")
b.pressed.connect(self.oh_no)
layout.addWidget(self.l)
layout.addWidget(b)
w = QWidget()
w.setLayout(layout)
self.setCentralWidget(w)
self.show()
self.threadpool = QThreadPool()
print("Multithreading with maximum %d threads" % self.threadpool.maxThreadCount())
self.timer = QTimer()
self.timer.setInterval(1000)
self.timer.timeout.connect(self.recurring_timer)
self.timer.start()
def progress_fn(self, n):
print("%d%% done" % n)
def execute_this_fn(self, progress_callback):
for n in range(0, 5):
time.sleep(1)
progress_callback.emit(n*100/4)
return "Done."
def print_output(self, s):
print(s)
def thread_complete(self):
print("THREAD COMPLETE!")
def oh_no(self):
# Pass the function to execute
worker = Worker(self.execute_this_fn) # Any other args, kwargs are passed to the run function
worker.signals.result.connect(self.print_output)
worker.signals.finished.connect(self.thread_complete)
worker.signals.progress.connect(self.progress_fn)
# Execute
self.threadpool.start(worker)
def recurring_timer(self):
self.counter +=1
self.l.setText("Counter: %d" % self.counter)
app = QApplication([])
window = MainWindow()
app.exec_()
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