PyQt應用程式中的多執行緒：使用Qt還是Python執行緒?

多執行緒模組能夠更加高效得完成任務，但是在PyQt 應用程式中實現多執行緒可以使用 Qt 的執行緒模組（QThread）或者 Python 的 threading 模組。兩者各有優劣，具體選擇取決於專案需求和個人偏好。下面我們將以案例來說明兩種模組具體得優缺點。

1、問題背景

在 PyQt 應用程式中，編寫了一個定期透過 web 連線檢索資料的 GUI 應用程式。由於檢索過程需要一段時間，因此導致在檢索過程中 UI 無響應（無法將其拆分為更小的部分）。因此，需要將 web 連線外包給單獨的工作執行緒。

2、解決方案

• Qt 執行緒：

  • 優勢：

    • 與 Qt 庫的其餘部分更好地整合。例如，Qt 中具有執行緒感知的方法需要知道它們在哪個執行緒中執行，並且要線上程之間移動物件，則需要使用 QThread。

    • 另一個有用的功能是線上程中執行自己的事件迴圈。

  • 劣勢：

    • 可能無法從 Python 執行緒訪問 Qt。例如，無法透過 QApplication.postEvent 將事件釋出到主執行緒。

• Python 執行緒：

  • 優勢：

    • 更簡單、更安全。由於這是一個基於 I/O 的應用程式，因此它們能夠繞過 GIL。

    • Python 執行緒是系統執行緒。但是，Python 使用全域性直譯器鎖 (GIL) 來確保一次只執行一定大小的位元組碼指令塊。幸運的是，Python 在輸入/輸出操作期間會釋放 GIL，從而使執行緒對於模擬非阻塞 I/O 很有用。

  • 劣勢：

    • 由於 Python 的內建鎖 GIL（全域性直譯器鎖），Python 執行緒不能真正併發執行 Python 程式碼，包括了呼叫 Python API 和解釋 Python 位元組碼。

    • 多執行緒程式設計使應用程式複雜度大增，尤其是在處理 Python 直譯器和編譯模組程式碼之間的本來就複雜的互動時。

• 非阻塞 I/O：

  • 透過非同步 I/O，可以始終確保每個開啟的檔案描述符的執行路徑一致且有序。

  • 例如：

    • QNetworkAccessManager：如果應用程式正在訪問 HTTP 伺服器，則應該考慮 QNetworkAccessManager。

    • Twisted 或非阻塞套接字/select：可以考慮使用 Twisted 或非阻塞套接字/select 實現非阻塞 I/O。

    • Diesel 庫：它目前僅限於 Linux，但它的速度非常快且非常優雅。

    • pyevent：它是 libevent 庫的包裝器，它提供了一個基本框架，用於使用系統最快的可用方法（在編譯時確定）進行基於事件的程式設計。

在 PyQt 應用程式中使用執行緒時，需要考慮以下幾點：

• 如果需要從執行緒內更新 GUI，則應使用 Qt-4 的佇列連線訊號，以便輕鬆地跨執行緒傳送資料，並且如果使用 QThread，則會自動呼叫它們；不確定如果使用 Python 執行緒是否會呼叫它們，儘管很容易為 connect() 新增一個引數。

• 只有一個主執行緒可以進行任何 GUI 更新。

• Qt 執行緒與 Python 執行緒的主要區別在於，Qt 執行緒更好地整合到 Qt 庫的其餘部分。也就是說，Qt 中的執行緒感知方法需要知道它們在哪個執行緒中執行，並且要線上程之間移動物件，則需要使用 QThread。

• Qt 執行緒在沒有 Global Interpreter Lock 的情況下執行，因此能夠併發執行。

• Python 執行緒不需要 Global Interpreter Lock，因此能夠併發執行。

• 如果 Qt 執行緒不呼叫 Python 程式碼，則它們應該能夠併發執行（除了可能在各種結構中實現的各種額外鎖之外）。

透過上述瞭解，我們應該清晰得知道，如果你的應用程式主要是 CPU 密集型任務，可能更傾向於使用 multiprocessing 模組。對於大多數 GUI 應用程式而言，使用 QThread 通常是更好的選擇，因為它更好地與 Qt 框架整合，並提供了方便的執行緒間通訊機制。所以說具體情況還得看專案要求，如果有不懂得可以評論區留言討論。