玩转Qt(5)-理解事件循环
本文于 1004 天之前发表,文中内容可能已经过时。
简介
这次讨论事件循环相关的知识点。
事件与事件循环
Hello World
从Hello World说起吧
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这是一段大家都很熟悉的命令行程序,运行起来会在终端输出”Hello World”,之后程序就退出了。
循环处理
我们稍微加点需求: 程序能够一直运行,每次用户输入一些信息并按下回车时,打印出用户的输入。直到输入的内容为“quit”时才退出。
按照这个需求,代码实现如下:
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我们使用了一个while循环。在这个循环体内,不停地处理用户的输入。当输入的内容为”quit”时,循环终止条件被设置为true,循环将终止。
类比事件循环的概念
在上面这个例子中,“用户输入并按下回车”这件事情,我们可以称作一个“事件”或者“用户输入事件”,不停的去处理“事件”的这段代码,
我们可以称作“事件循环”, 也可以叫做”消息循环”,是一回事。
一般对于带UI窗口的程序来说,“事件”是由操作系统或程序框架在不同的时刻发出的。
当用户按下鼠标、敲下键盘,或者是窗口需要重新绘制的时候,计时器触发的时候,都会发出一个相应的事件。
我们把“事件循环”的代码 提炼/抽象 如下:
1 | function loop() { |
在事件循环中, 不停地去获取下一个事件,然后做出处理。直到quit事件发生,循环结束。
有“取事件”的过程,那么自然有“存储事件”的地方,要么是操作系统存储,要么是软件框架存储。
存储事件的地方,我们称作 “事件队列” Event Queue
处理事件,我们也称作 “事件分发” Event Dispatch
不同操作系统的事件循环
Windows
先来看一个Windows系统的事件循环示例(win32 API):
1 | MSG msg = { 0 }; |
思路和前面介绍的一致
Linux X11窗口
有些linux系统使用X11窗口系统,看看其窗口事件循环
1 | Atom wmDeleteMessage = XInternAtom(mDisplay, "WM_DELETE_WINDOW", False); |
思路也是和前面一致的
MacOS Cocoa Application
在Cocoa Application中, 有一种获取事件的机制,叫做runloop(一个NSRunLoop对象,它允许进程接收窗口服务的各种事件)
一般的Cocoa Application运行流程是,从runloop的事件队列中获取一个事件(NSEvent)
派发事件(NSEvent)到合适的对象(Object)
事件被处理完成后,再取下一个事件(NSEvent),直到应用退出.
思路也是和前面一致的。
Qt的事件循环
Qt作为一个跨平台的UI框架,其事件循环实现原理, 就是把不同平台的事件循环进行了封装,并提供统一的抽象接口。
和Qt做了类似工作的,还有glfw、SDL等等很多开源库。
QEventLoop类
QEventLoop即Qt中的事件循环类,主要接口如下:
1 | int exec(QEventLoop::ProcessEventsFlags flags = AllEvents) |
其中exec是启动事件循环,调用exec以后,调用exec的函数就会被“阻塞”,直到EventLoop里面的while循环结束。
这里画个简单的示意图:
exit是退出事件循环(将EventLoop中的退出标识设为true)
processEvents是及时处理队列中的事件(这个很有用,后面还会讲)。
这里有个问题,exec阻塞了当前函数,还怎么退出EventLoop呢?
答案是:在派发事件后,某个事件处理的函数中,达到事件退出条件时,调用exit函数,将EventLoop中的退出标识设为true。
这样的程序运行流程,我们叫做 “事件驱动”式的程序。
QCoreApplication 主事件循环
一般的Qt程序,main函数中都有一个QCoreApplication/QGuiApplication/QApplication,并在末尾调用 exec。
1 | int main(int argc, char *argv[]) |
Application类中,除去启动参数、版本等相关东西后,关键就是维护了一个QEventLoop,Application的exec就是QEventLoop的exec。
不过Application中的这个EventLoop,我们称作“主事件循环”Main EventLoop。
所有的事件分发、事件处理都从这里开始。
Application还提供了sendEvent和poseEvent两个函数,分别用来发送事件。
sendEvent发出的事件会立即被处理,也就是“同步”执行。
postEvent发送的事件会被加入事件队列,在下一轮事件循环时才处理,也就是“异步”执行。
还有一个特殊的sendPostedEvents,是将已经加入队列中的准备异步执行的事件立即同步执行。
Qt的事件分发和事件处理
以QWidget为例来说明。
QWidget是Widget框架中,大部分UI组件的基类。QWidget类拥有一些名字为xxxEvent的虚函数,比如:
1 | virtual void keyPressEvent(QKeyEvent *event) |
keyPressEvent就表示按键按下时的处理,keyReleaseEvent表示按键松开时的处理。
主事件循环中(注册过QWidget类之后),事件分发会在按键按下时调用QWidget的keyPressEvent函数,按键松开时调用QWidget的keyReleaseEvent函数。
重载事件
有了上面的事件处理机制,我们就可以在自己的QWidget子类中,通过重载keyPressEvent、keyReleaseEvent等等事件处理函数,做一些自定义的事件处理。
QEvent
每一个事件处理函数,都是带有参数的,这个参数是QEvent的子类,携带了各种事件的参数。比如
按键事件 void keyPressEvent(QKeyEvent *event) 中的QKeyEvent, 就包括了按下的按键值key、 count等等。
事件过滤器
Qt还提供了事件过滤机制,在事件分发之前先过滤一部分事件。
用法如下:
1 | class KeyPressEater : public QObject |
自定义一个QObject子类,重载eventFilter函数。之后在要过滤的QObject对象上,调用installEventFilter函数以安装过滤器上去。
过滤器函数的返回值为bool,true表示这个事件被过滤掉了,不用再往下分发了。false表示没有过滤。
事件循环的运用
processEvents不阻塞UI
我们的UI界面,要持续不断地刷新(对于QWidget就是触发paintEvent事件),以保证显示流畅、能及时响应用户输入。
一般要有一个良好的帧率,比如每秒刷新60帧, 即经常说的FPS 60, 换算一下 1000 ms/ 60 ≈ 16 ms,也就是每隔16毫秒刷新一次。
而我们有时候又需要做一些复杂的计算,这些计算的耗时远远超过了16毫秒。
在没有计算完成之前,函数不会退出(相当于阻塞),事件循环得不到及时处理,就会发生UI卡住的现象。
这种场景下,就可以使用Qt为我们提供的接口,立即处理一次事件循环,来保证UI的流畅
(后续再讨论多线程)
1 | //耗时操作 |
QEventLoop模拟同步调用
经常会有这种场景: “触发 ”了某项操作,必须等该操作完成后才能进行“ 下一步 ”
比如:软件的登录界面,向服务器发起登录请求后,必须等收到服务器返回的登录数据,才知道登录结果并决定下一步如何执行。
这种场景,如果设计成异步调用,直接用Qt的信号/槽即可,如果要设计成同步调用,就可以使用本地QEventLoop
这里写段伪代码示例一下:
1 | bool login(const QString &userName, const QString &passwdHash, const QString &slat) |
为众人抱薪者,不可使其冻毙于霜雪