多執行緒環境下 PyQtGraph 繪畫解決方案

在我們多執行緒編譯並且使用PyQtGraph進行繪圖時，我們需要確保所有的圖形操作都在主執行緒中執行，主要是因為PyQtGraph是在主執行緒中建立的，並且不是執行緒安全的。下面我們將深入探討在多執行緒環境下使用PyQtGraph繪圖並做詳細記錄。

1、問題背景

在使用 PyQtGraph 繪圖時，如果在主執行緒之外進行繪圖操作，可能會出現繪圖不生效或程式崩潰的問題。這是因為 PyQtGraph 的繪圖操作需要在主執行緒中進行，否則可能會導致繪圖操作與 GUI 介面更新操作衝突。

2、解決方案

為了解決這個問題，可以採用以下解決方案：

1. 將繪圖操作封裝成一個函式，並將其放入一個佇列中；

1. 建立多個工作執行緒，並讓每個工作執行緒從佇列中獲取繪圖任務，然後在主執行緒中執行繪圖操作；

1. 透過訊號和槽機制將工作執行緒和主執行緒連線起來，以便工作執行緒在完成繪圖任務後通知主執行緒更新 GUI 介面。

以下是一個示例程式碼，演示瞭如何使用上述解決方案來在多執行緒環境下進行 PyQtGraph 繪圖：

from 
PyQt5 
import 
QtCore, 
QtWidgets



import 
pyqtgraph 
as 
pg



import 
threading



import 
Queue







# 建立一個繪圖物件



app 
= 
QtWidgets.
QApplication([])



win 
= 
pg.
GraphicsWindow(
title
=
"Basic plotting examples")



plot 
= 
win.
addPlot(
title
=
"Simple plot", 
labels
={
'left': 
'Y Axis', 
'bottom': 
'X Axis'})



curve 
= 
plot.
plot(
curve
=
np.
random.
normal(
size
=
100))







# 定義繪圖函式



def 
draw(
data):


    
curve.
setData(
data)







# 將繪圖函式封裝成一個類



class 
DrawingThread(
threading.
Thread):


    
def 
__init__(
self, 
queue):


        
super(
DrawingThread, 
self).
__init__()


        
self.
queue 
= 
queue






    
def 
run(
self):


        
while 
True:


            
# 從佇列中獲取繪圖任務


            
data 
= 
self.
queue.
get()






            
# 在主執行緒中執行繪圖操作


            
QtCore.
QMetaObject.
invokeMethod(
curve, 
"setData", 
QtCore.
Qt.
QueuedConnection,


                                            
QtCore.
Q_ARG(
object, 
data))






            
# 通知主執行緒更新 GUI 介面


            
QtCore.
QMetaObject.
invokeMethod(
app, 
"processEvents", 
QtCore.
Qt.
QueuedConnection)






            
# 標記任務完成


            
self.
queue.
task_done()







# 建立一個佇列來儲存繪圖任務



queue 
= 
Queue.
Queue()







# 建立多個工作執行緒



num_worker_threads 
= 
3



for 
i 
in 
range(
num_worker_threads):


    
thread 
= 
DrawingThread(
queue)


    
thread.
daemon 
= 
True


    
thread.
start()







# 將繪圖任務放入佇列中



for 
i 
in 
range(
100):


    
queue.
put(
np.
random.
normal(
size
=
100))







# 啟動應用程式



app.
exec_()

在這個示例中，我們建立了一個繪圖物件 curve ，並將其新增到 PyQtGraph 的繪圖視窗中。然後，我們定義了一個繪圖函式 draw() ，這個函式將資料 data 繪製到 curve 上。

接下來，我們將繪圖函式封裝成一個類 DrawingThread 。這個類繼承自 threading.Thread ，並重寫了 run() 方法。在 run() 方法中，我們從佇列中獲取繪圖任務，然後在主執行緒中執行繪圖操作。

最後，我們建立了一個佇列 queue 來儲存繪圖任務，並建立了多個工作執行緒來從佇列中獲取繪圖任務並執行繪圖操作。

在主執行緒中，我們透過訊號和槽機制將工作執行緒和主執行緒連線起來，以便工作執行緒在完成繪圖任務後通知主執行緒更新 GUI 介面。

透過這種方式，我們可以在多執行緒環境下進行 PyQtGraph 繪圖，並且不會出現繪圖不生效或程式崩潰的問題。

最重要的需要注意的是，雖然資料生成過程是在工作執行緒中進行的，但資料傳輸和繪圖更新操作都是在主執行緒中執行的，以確保PyQtGraph的執行緒安全性。如果有更多問題可以留言探討。