PyQt5学习笔记（十二）多线程

锦恢

想做小说家的AI全栈工程师、弹吉他和做网站只是业余爱好

多线程大一还没教到，咱也不敢瞎说。就谈谈本蒟蒻对多线程的一个直观的理解吧，可能会有贻笑大方之处，还请于评论区斧正，Thanks♪(･ω･)ﾉ（知道多线程的同学直接看下面的代码吧）。

假设我们编写了一个图书管理系统（应该许多人都做过这个课设吧），为了防止电脑突然宕机，我们可能存在这样的一种需求：要求程序自运行开始，每隔一段时间可以自动保存文件（将文件缓冲区的内容写入静态存储区），但是我们的程序是死板的、需要我们输入内容、按下回车键才能推动程序的进行，那怎么样才能做到即便是我不按任何按键，程序执行到任何一步，程序都能每隔一段时间自动保存呢？这时候就需要引入线程的概念，我们原本管理系统的那些代码就放在主线程执行，与主线程的时间线平行存在其余的线程，我们可以在其中一条线程上运行额外的、独立于主线程代码的保存文件程序。那么在不引起逻辑矛盾的前提下，两条线程同时运行， 程序并发地完成了管理系统的主任务和保存文件的辅助任务 。这便是我直观理解上的多线程。

除此之外，如果我们的主任务比较耗时，比如我们按下一个按钮触发一个很耗时的程序片段，如果放在主线程上运行，那么按钮按下半天都弹不起来，程序会于此发生阻塞。我们需要等好久才能执行下一步，是我们的工作效率大大降低。所以有时候 为了提高程序运行效率 ，我们需要开多个线程，将主线程上耗时的程序片段放在副线程上运行，而我们继续执行主线程的下一步。

总结下来就是，多线程 同时完成多个任务 。

希望不会误导各位和我一样的编程萌新，只要先建立一个感性认知就行。

动态显示当前时间（QTimer）

多线程的一个很直接的作用就是在我们的主窗口上动态地显示时间，PyQt5中提供了 QTimer 来开辟一个线程，可开启和关闭，并且可以每隔一段时间自动触发 timeout 信号。

import sys
from PyQt5.QtWidgets import *
from PyQt5.QtCore import *
from PyQt5.QtGui import *
class ShowTime(QWidget):
    # 用来记录已经创建的子窗口数，目的是为了新建的子窗口起名字
    count = 0
    def __init__(self):
        super(ShowTime, self).__init__()
        self.initUI()
    def initUI(self):
        self.setWindowTitle("动态显示当前时间")
        self.resize(500, 300)
        self.label = QLabel()
        self.startBtn = QPushButton("开始")
        self.endBtn = QPushButton("结束")
        layout = QGridLayout()
        self.timer = QTimer()
        # 每一秒自动发送timeout 信号（1秒是我们设定的interval）
        # 也就是说，showTime函数在QTime线程开始后会每隔1秒被调用
        self.timer.timeout.connect(self.showTime)
        layout.addWidget(self.label, 0, 0, 1, 2)
        layout.addWidget(self.startBtn, 1, 0)
        layout.addWidget(self.endBtn, 1, 1)
        self.startBtn.clicked.connect(self.startTimer)
        self.endBtn.clicked.connect(self.endTimer)
        self.setLayout(layout)
    def showTime(self):
        # 获取现在的时间
        time = QDateTime.currentDateTime()
        timeDisplay = time.toString("yyyy-MM-dd hh:mm:ss dddd")
        self.label.setText(timeDisplay)
    def startTimer(self):
        # start方法会使得timer线程被开启
        # 并且我们设置每隔1000ms发送一次timeout信号
        self.timer.start(1000)
        # 因为我们已经按下了"开始"按钮，所以此处设置“开始“按钮不可被按下，“结束”按钮可以被按下
        # 这样就保证了“开始”与“结束”两个按钮，一个被按下时，另一个会弹起
        self.startBtn.setEnabled(False)
        self.endBtn.setEnabled(True)
    def endTimer(self):
        # 结束timer线程
        self.timer.stop()
        self.startBtn.setEnabled(True)
        self.endBtn.setEnabled(False)
if __name__ == '__main__':
    app = QApplication(sys.argv)
    main = ShowTime()
    main.show()
    sys.exit(app.exec_())

运行结果：

总结一下(｀・ω・´)。上述程序中，我们使用了 QTimer 创建了一个线程对象 timer ，这个线程对象有一个可被周期性激活的信号 timeout 。然后这个线程对象 timer 可以通过 start 方法开启线程，参数代表信号 timeout 被激活的周期（即指定每隔多少毫秒在新开辟的线程中释放 timeout 信号）。最后可以通过线程对象 timer 的 stop() 方法结束线程。

让程序定时关闭

除了使用 QTimer 的 start 方法开启一个周期性发送 timeout 信号的线程外，还可以使用 QTimer 的 singleShot 静态方法开启一个线程：

QTimer.singleShot(1000, timeShow)

上面一句的意思就是执行到这一步后，程序会开辟一个线程，该线程会在1000ms后执行 timeShow() 函数（注意没括号）

这里需要额外提一遍Python中函数加括号和不加括号的区别（知道的同学直接看下面代码吧(｀・ω・´)）

不带括号时，调用的是这个函数本身，是整个函数体，是一个函数对象，函数的返回值不会被填在原处
带括号（参数或者无参），调用的是函数的执行结果，须等该函数执行完成的结果，函数本身代表函数的返回值

因为代码比较短，我们就是用函数式编程了，展示一下如何让程序自动关闭。

import sys
from PyQt5.QtWidgets import *
from PyQt5.QtCore import *
from PyQt5.QtGui import *
if __name__ == '__main__':
    app = QApplication(sys.argv)
    label = QLabel("<font color=red size=140><b>Hello World, 窗口在5秒后自动关闭！</b></font>")
    # 将窗口设置为无边框
    label.setWindowFlags(Qt.FramelessWindowHint)
    label.show()
    # 这一步开始，5000ms后app.quit()会被执行
    QTimer.singleShot(5000, app.quit)
    sys.exit(app.exec_())

运行结果：

窗体5秒后消失

使用线程类（QThread）编写计数器

除了上面那种使用 QTimer 的内置方法开辟线程来并发地完成任务之外，PyQt5还提供了线程类 QThread 来实现自定义的、更加灵活的多线程管理。

在讲原理之前，先介绍一个显示数码管风格数字的控件 QLCDNumber ，利用它的 display() 方法可以显示数码管风格的数字，类别上和 QLabel 一样，都是显示文本内容的一段标签：

if __name__ == '__main__':
    app = QApplication(sys.argv)
    lcdNumber = QLCDNumber()
    lcdNumber.display(2020)
    lcdNumber.show()
    lcdNumber.resize(500, 400)
    sys.exit(app.exec_())

运行效果：

好，我们接下来详细讲一下线程类的大致使用过程。首先我们需要独立于我们的控件类外定义一个 继承 QThread 的类，这个类代表我们自定义的工作线程 ，此处我就将我们自定义的工作线程称为 WorkThread 。

这个派生的类具有一个会被自动调用的函数 run ，我们需要重构这个函数。在这个函数中我们编写的内容就是这个工作线程干的事情，工作线程被开启后，这个函数会被自动调用。一般我们会 将 run 的主体写成一个死循环 ，来达到循环执行的目的（否则一般的指令都是一瞬间执行完的，开辟一个瞬间执行完指令的工作线程就失去了意义）。然后我们可以在死循环中加入 self.sleep() 来让工作线程在这停顿，注意该方法的单位是秒而不是毫秒。

在下面这个例子中我们还用到了自定义的信号 timer 和 end 。自定义信号后面会讲到，但此处的步骤很简单，可以学会。先通过 pyqtSignal() 创建一个信号对象，该对象的变量名就是我们后面可以直接使用的信号，比如 timer = pyqtSignal() 创建了一个变量名为 timer 的信号，通过 self.timer.emit() 可以释放这信号。

import sys
from PyQt5.QtWidgets import *
from PyQt5.QtCore import *
from PyQt5.QtGui import *
sec = 0
# 编写工作线程
class WorkThread(QThread):
    timer = pyqtSignal()
    end = pyqtSignal()
    # 重构内部方法run
    def run(self):
        while True:
            self.sleep(1)       # 休眠1秒
            if sec == 5:
                self.end.emit() # 释放end信号
                break
            self.timer.emit()   # 发送timer信号
class Count(QWidget):
    def __init__(self):
        super(Count, self).__init__()
        self.initUI()
    def initUI(self):
        self.setWindowTitle("使用线程类（QThread）编写计数器")
        self.resize(300, 120)
        layout = QVBoxLayout()
        # 数码管控件
        self.lcdNumber = QLCDNumber()
        layout.addWidget(self.lcdNumber)
        button  = QPushButton("开始计数")
        layout.addWidget(button)
        # 创建我们自定义的工作线程
        self.workThread = WorkThread()
        # 通过点击按钮来启动工作线程
        button.clicked.connect(self.work)
        # 此处的timer和end信号都是我们在WorkThread自定义的信号
        # 注意观察它们两个的释放的逻辑
        self.workThread.timer.connect(self.countTime)
        self.workThread.end.connect(self.end)
        self.setLayout(layout)
    def countTime(self):
        global sec  # 将外部变量sec申明为全局变量
        sec += 1
        # 数码控件会显示sec存储的数字对应的数码管
        self.lcdNumber.display(sec)
    # 启动WorkThread工作线程
    def work(self):
        self.workThread.start()
    # 结束WorkThread工作线程
    def end(self):
        # 弹出一个消息对话框，参数为：self, 对话框名字， 对话框内容， 对话框按钮
        QMessageBox.information(self, "消息", "计数结束", QMessageBox.Ok)