# QT-ThreadPool **Repository Path**: allennorth/qt-thread-pool ## Basic Information - **Project Name**: QT-ThreadPool - **Description**: 这是一个基于Qt框架实现的线程池系统，具有可视化界面，支持动态线程管理、任务调度和实时状态监控。UI直接读取线程池的真实数据，用文字 + 动画的形式展示给用户。 - **Primary Language**: Unknown - **License**: MulanPSL-2.0 - **Default Branch**: master - **Homepage**: None - **GVP Project**: No ## Statistics - **Stars**: 0 - **Forks**: 2 - **Created**: 2025-07-26 - **Last Updated**: 2025-07-26 ## Categories & Tags **Categories**: Uncategorized **Tags**: None ## README # Qt6 线程池可视化系统 --- ## 项目概述 本项目是一个基于 Qt6/C++17 的线程池系统，支持动态线程管理、任务调度、线程安全和专业级可视化界面。 采用信号槽机制实现线程池与 UI 的彻底解耦，所有可视化区域（等待队列、线程池、已完成任务）均采用统一网格布局，支持自动换行、居中、紧凑排列，适合多线程任务并发处理、教学演示和工程实践。 --- ## 功能特性 - **动态线程管理**：支持最小/最大线程数配置，自动扩容和缩容 - **任务队列管理**：支持任务添加、执行、清空等操作 - **实时状态监控**：可视化显示线程状态、任务队列、已完成任务、统计信息、运行日志 - **线程安全**：QMutex/QWaitCondition 保护所有共享资源 - **信号槽机制**：UI与业务彻底解耦，所有刷新统一由快照数据驱动 - **极简UI刷新**：所有UI刷新逻辑集中在 `refreshAllUI()`，避免多处维护和数据不同步 - **代码极简复用**：PoolView 内部所有区域统一用 drawGrid 网格函数，极大减少重复代码 --- ## 设计亮点 - **字段分离，职责单一** - `totalTimeMs` 只在 `Task`/`TaskVisualInfo` 结构体中，表示任务的总耗时，是任务的固有属性。 - `curTimeMs` 只在 `WorkerThread`/`ThreadVisualInfo` 结构体中，表示线程当前正在执行任务的已耗时，是线程的动态状态。 - 这样分离让数据结构更清晰，避免冗余和同步问题，便于维护和扩展。 - **进度条动画与任务同步** - WorkerThread 采用分段 sleep 并定期更新 curTimeMs，UI 进度条动画与任务实际完成严格同步。 - 任务函数不再 sleep，避免进度条提前走完但任务未完成的现象。 - **UI与业务彻底解耦** - UI 只依赖快照数据（`ThreadVisualInfo`、`TaskVisualInfo`），不直接依赖 ThreadPool 对象。 - 进度条绘制时通过 curTaskId 查找 totalTimeMs，结构职责分明。 - **高效查找与可扩展性** - MainWindow 维护 `QMap` 作为 taskId 到 totalTimeMs 的映射，PoolView 通过 map 实时查找任务总耗时，查找效率高。 - 便于后续调度算法扩展和维护。 --- ## 项目结构 ``` ThreadPool/ ├── main.cpp # 程序入口 ├── mainwindow.cpp/h/ui # 主窗口及UI ├── poolview.cpp/h # 可视化区域（自定义QGraphicsView） ├── threadpool.cpp/h # 线程池核心 ├── taskqueue.cpp/h # 任务队列 ├── visualinfo.h # 可视化快照结构体 └── ThreadPool.pro # Qt项目文件 ``` --- ## 软件设计图 ### 1. 类图 ```mermaid classDiagram class MainWindow { -Ui::MainWindow* ui -ThreadPool* m_pool -int m_totalTasks +on_startButton_clicked() +on_stopButton_clicked() +on_addTaskButton_clicked() +on_clearLogButton_clicked() +refreshAllUI() +onLogMessage(QString) } class ThreadPool { -QMutex m_lock -QWaitCondition m_notEmpty -QList~WorkerThread*~ m_threads -TaskQueue* m_taskQ -ManagerThread* m_managerThread -int m_minNum, m_maxNum -int m_busyNum, m_aliveNum, m_exitNum -QList~TaskVisualInfo~ m_finishedTasks -bool m_shutdown +addTask(Task) +addTask(int, callback, void*) +getWaitingTaskNumber() int +getRunningTaskNumber() int +getFinishedTaskNumber() int +getBusyNumber() int +getAliveNumber() int +getThreadState(int) int +getThreadVisualInfo() QList~ThreadVisualInfo~ +getWaitingTaskVisualInfo() QList~TaskVisualInfo~ +getFinishedTaskVisualInfo() QList~TaskVisualInfo~ +threadStateChanged(int) +taskListChanged() +logMessage(QString) } class TaskQueue { -QMutex m_mutex -QQueue~Task~ m_queue +addTask(Task) +addTask(int, callback, void*) +takeTask() Task +getTasks() QList~Task~ +taskNumber() int +clearQueue() } class WorkerThread { -ThreadPool* m_pool -int m_id -int m_state -int m_curTaskId +run() +id() int +state() int +setState(int) +curTaskId() int +setCurTaskId(int) } class ManagerThread { -ThreadPool* m_pool +run() } class Task { +int id +callback function +void* arg +Task() +Task(int, callback, void*) } class PoolView { -QGraphicsScene* m_scene -QList~ThreadVisualInfo~ m_lastThreadInfos -QList~TaskVisualInfo~ m_lastWaitingTasks -QList~TaskVisualInfo~ m_lastFinishedTasks +visualizeAll(...) +drawThreads(...) +drawWaitingTasks(...) +drawFinishedTasks(...) +clear() } MainWindow --> ThreadPool : uses MainWindow --> PoolView : uses ThreadPool --> TaskQueue : contains ThreadPool --> WorkerThread : manages ThreadPool --> ManagerThread : manages TaskQueue --> Task : contains WorkerThread --> ThreadPool : belongs to ManagerThread --> ThreadPool : belongs to ``` --- ### 2. 数据流图 ```mermaid flowchart TD 用户操作 --> MainWindow MainWindow -- 信号槽/按钮事件 --> ThreadPool ThreadPool -- 快照数据接口 --> MainWindow MainWindow -- refreshAllUI() --> PoolView PoolView -- visualizeAll(快照) --> QGraphicsScene ThreadPool -- 任务分发/线程管理 --> WorkerThread ThreadPool -- 任务队列管理 --> TaskQueue ThreadPool -- 线程扩缩容 --> ManagerThread ``` --- ### 3. 线程池任务调度序列图 ```mermaid sequenceDiagram participant UI as MainWindow participant TP as ThreadPool participant TQ as TaskQueue participant WT as WorkerThread participant PV as PoolView UI->>TP: addTask(taskId, func, arg) TP->>TQ: addTask(task) TP->>WT: 唤醒线程 WT->>TQ: takeTask() WT->>WT: 执行任务 WT->>TP: 任务完成，写入已完成列表 TP->>UI: 发射 taskListChanged 信号 UI->>UI: refreshAllUI() UI->>PV: visualizeAll(快照数据) ``` --- ### 4. PoolView 网格绘制原理 ```mermaid flowchart TD PoolView -- drawGrid参数 --> drawGrid drawGrid -- for循环计算x,y --> lambda lambda -- 画节点/箭头/文字 --> QGraphicsScene ``` --- ### 5. 线程状态转换图 ```mermaid stateDiagram-v2 [*] --> 空闲: 线程创建完成 空闲 --> 忙碌: 获取到任务 忙碌 --> 空闲: 任务执行完成 空闲 --> 退出: 收到退出信号 忙碌 --> 退出: 收到退出信号 退出 --> [*]: 线程销毁 ``` --- ## UI界面说明 - 左侧为任务队列、线程状态、统计信息，宽度固定 - 右侧为线程池可视化区域，随窗口拉伸自适应 - 所有任务、线程、已完成任务均以图形方式直观展示 - PoolView 区域自动换行、居中、紧凑排列，风格统一 --- ## 主要流程与原理 - **UI刷新统一入口**：所有UI刷新逻辑集中在 `refreshAllUI()`，只依赖线程池快照数据，避免多处维护和数据不同步。 - **线程池快照接口**：UI 通过 `getThreadVisualInfo()`、`getWaitingTaskVisualInfo()`、`getFinishedTaskVisualInfo()` 获取线程、任务、已完成任务的快照，UI与业务彻底解耦。 - **PoolView极简复用**：所有可视化区域统一用 drawGrid 网格函数，布局、间距、居中、换行等逻辑高度复用，每个区域只需传入节点参数和lambda，专注自身内容。 - **字段分离**：`totalTimeMs` 只在任务相关结构体，`curTimeMs` 只在线程相关结构体，避免冗余和同步问题。 - **进度条动画**：WorkerThread 分段 sleep 并定期更新 curTimeMs，UI 进度条动画与任务实际完成严格同步。 - **UI查找总耗时**：PoolView 画线程进度条时，用 curTaskId 查找 MainWindow 维护的 QMap，获取 totalTimeMs。 - **任务函数不再 sleep**：所有耗时模拟和进度条动画都由 WorkerThread 控制，任务函数只做业务逻辑或为空。 --- ## 编译与运行 - 环境要求：Qt 6.x，C++17 及以上 - 用 Qt Creator 打开 `ThreadPool.pro`，编译并运行即可 --- ## 扩展建议 - 支持任务优先级、任务取消/暂停 - 增加任务/线程动画效果 - 支持多线程池、分组显示 - 性能监控、异常处理、配置持久化 --- ## 结语 本项目通过极简、优雅的架构实现了线程池与UI的彻底解耦，所有可视化区域高度复用，代码易读易扩展。 适合教学、演示和实际工程使用，欢迎二次开发和贡献！ ---