[Qt] Qt Concurrent를 통한 비동기 처리

Qt에서 멀티 쓰레딩을 사용하기 위해서 QThread를 상속받아서 처리하는 예제를 소개한 적이 있습니다.

Qt QThread 사용하기(화면 실시간 갱신하기)

QtConcurrent를 사용하면 간단하게 비동기 멀티 쓰레딩을 할 수 있습니다. 이를 Qt에서 제공하는 Example을 같이 살펴보며 필요한 부분에 대해 같이 공부해보려 합니다.

 

Example은 Qt Creator > Examples에서 concurrent로 검색하여 첫 번째 예제인 Image Scaling을 사용하려 합니다.

전체 함수를 다 보는 것보다 필요한 부분만 순서대로 보겠습니다. 주석에 나와있는 번호를 따라가면 UI 생성 및 Connect 관계에 대해서는 쉽게 파악이 가능합니다.

 

그리고 중간에 비동기 처리를 확인하기 위해 Debug Message를 출력하는 함수를 추가로 사용하였습니다.

void DebugMsg(const QString& sMsg)
{
    qDebug() << QTime::currentTime().toString("[mm:ss:zzz]") + sMsg;
}

 

[3] 부분인 DownloadDialog를 실행 후 확인을 눌렀을 때 진행되는 부분부터 보겠습니다. DownloadDialog에서는 이미지의 URL들을 관리하고 확인을 눌렀을 때 getUrls를 통해 Url 정보를 가져옵니다.

//! [3]
void Images::process()
{
    // Clean previous state
    replies.clear();
    addUrlsButton->setEnabled(false);

    if (downloadDialog->exec() == QDialog::Accepted) {

        const auto urls = downloadDialog->getUrls();
        if (urls.empty())
            return;

        cancelButton->setEnabled(true);

        initLayout(urls.size());

        downloadFuture = download(urls);
        statusBar->showMessage(tr("Downloading..."));
//! [3]

        //! [4]
        downloadFuture
                .then([this](auto) {
                    cancelButton->setEnabled(false);
                    updateStatus(tr("Scaling..."));
                    //! [16]
                    scalingWatcher.setFuture(QtConcurrent::run(Images::scaled,
                                                               downloadFuture.results()));
                    //! [16]
                })
        //! [4]
        //! [5]
                .onCanceled([this] {
                    updateStatus(tr("Download has been canceled."));
                })
                .onFailed([this](QNetworkReply::NetworkError error) {
                    updateStatus(tr("Download finished with error: %1").arg(error));
                    // Abort all pending requests
                    abortDownload();
                })
                .onFailed([this](const std::exception &ex) {
                    updateStatus(tr(ex.what()));
                })
        //! [5]
                .then([this]() {
                    cancelButton->setEnabled(false);
                    addUrlsButton->setEnabled(true);
                });
    }
}

 

가져온 Url을 Donwload 함수로 넘기게 됩니다.

//! [8]
QFuture<QByteArray> Images::download(const QList<QUrl> &urls)
{
//! [8]
//! [9]
    DebugMsg("DonwloadStart");
    QSharedPointer<QPromise<QByteArray>> promise(new QPromise<QByteArray>());
    promise->start();
//! [9]

    //! [10]
    for (const auto &url : urls) {
        DebugMsg("Donwload " + url.toString());
        QSharedPointer<QNetworkReply> reply(qnam.get(QNetworkRequest(url)));
        replies.push_back(reply);
    //! [10]

    //! [11]
        QtFuture::connect(reply.get(), &QNetworkReply::finished).then([=] {
            if (promise->isCanceled()) {
                if (!promise->future().isFinished())
                    promise->finish();
                return;
            }

            if (reply->error() != QNetworkReply::NoError) {
                if (!promise->future().isFinished())
                    throw reply->error();
            }
        //! [12]
            promise->addResult(reply->readAll());
            DebugMsg("Get Data");

            // Report finished on the last download
            if (promise->future().resultCount() == urls.size()) {
                DebugMsg("Finish promis");
                promise->finish();
            }
        //! [12]
        }).onFailed([promise] (QNetworkReply::NetworkError error) {
            promise->setException(std::make_exception_ptr(error));
            promise->finish();
        }).onFailed([promise] {
            const auto ex = std::make_exception_ptr(
                        std::runtime_error("Unknown error occurred while downloading."));
            promise->setException(ex);
            promise->finish();
        });
    }
    //! [11]

//! [13]
    DebugMsg("Return");
    return promise->future();
}

여기서 QPromise와 QFuture을 사용하게 됩니다. C++에서 Promise와 Furture은 같이 사용하게 되는데 Furture(미래)에 데이터를 돌려주겠다는 Promise(약속)이라고 생각하면 됩니다. QPromise의 비동기 처리를 QFurture에 전달하는 방식입니다. QFurtuer의 Connect를 통해 Signal 처리를 하게 되고 혹은 QFurture::waitforFinish를 통해 비동기 처리가 완료될 때까지 기다릴 수도 있습니다.

 

for문으로 전달받은 Url들을 요청하게 되는데 이에 대한 결과는 QNetworkReply::Finish Signal을 QtFurture::connect로 묶어 처리가 됩니다. 아래 로그를 확인하면 Download 후 바로 Promise가 가지고 있는 QFurture을 Return하게 됩니다. 그 후 요청한 Url에 대한 결과가 도착하고 Url 개수만큼의 완료가 진행 됐다면 QPromise는 종료합니다.

"[23:11:039]DonwloadStart"
"[23:11:039]Donwload https://img1.daumcdn.net/thumb/..."
"[23:11:504]Donwload https://img1.daumcdn.net/thumb/..."
"[23:11:505]Return"
"[23:11:505]Downloading"
"[23:11:724]Get Data"
"[23:11:724]Get Data"
"[23:11:724]Finish promis"

그리고 다시 Process 함수로 돌아와서 QPromise가 finish 됨에 따라 QFurtuer의 then의 lambda 함수가 실행됩니다.

//! [3]
void Images::process()
{
    // Clean previous state
    replies.clear();
    addUrlsButton->setEnabled(false);

    if (downloadDialog->exec() == QDialog::Accepted) {

        const auto urls = downloadDialog->getUrls();
        if (urls.empty())
            return;

        cancelButton->setEnabled(true);

        initLayout(urls.size());

        downloadFuture = download(urls);
        statusBar->showMessage(tr("Downloading..."));
//! [3]

        //! [4]
        downloadFuture
                .then([this](auto) {
                    cancelButton->setEnabled(false);
                    updateStatus(tr("Scaling..."));
                    //! [16]
                    scalingWatcher.setFuture(QtConcurrent::run(Images::scaled,
                                                               downloadFuture.results()));
                    //! [16]
                })
        //! [4]
        //! [5]
                .onCanceled([this] {
                    updateStatus(tr("Download has been canceled."));
                })
                .onFailed([this](QNetworkReply::NetworkError error) {
                    updateStatus(tr("Download finished with error: %1").arg(error));
                    // Abort all pending requests
                    abortDownload();
                })
                .onFailed([this](const std::exception &ex) {
                    updateStatus(tr(ex.what()));
                })
        //! [5]
                .then([this]() {
                    cancelButton->setEnabled(false);
                    addUrlsButton->setEnabled(true);
                });
    }
}

여기서 QFurtherWatcher라는 객체에 QtConcurrent::run의 Return을 넘겨주게 됩니다. QFurtherWatcher는 QFurture에 대한 상태를 체크하고 QFurture가 Singal 상태가 됐을 때 실행할 Slot을 connect 시켜주었습니다.

Images::Images(QWidget *parent) : QWidget(parent), downloadDialog(new DownloadDialog(this))
{
    resize(800, 600);

    ...

//! [6]
    connect(&scalingWatcher, &QFutureWatcher<QList<QImage>>::finished, this, &Images::scaleFinished);
//! [6]
}

//! [15]
void Images::scaleFinished()
{
    DebugMsg("Sacle Finished");
    const OptionalImages result = scalingWatcher.result();
    if (result.has_value()) {
        const auto scaled = result.value();
        showImages(scaled);
        updateStatus(tr("Finished"));
    } else {
        updateStatus(tr("Failed to extract image data."));
    }
    addUrlsButton->setEnabled(true);
}

최종적으로 실행된 로그를 보면 아래와 같습니다.

"[23:11:039]DonwloadStart"
"[23:11:039]Donwload https://img1.daumcdn.net/thumb/..."
"[23:11:504]Donwload https://img1.daumcdn.net/thumb/..."
"[23:11:505]Return"
"[23:11:505]Downloading"
"[23:11:724]Get Data"
"[23:11:724]Get Data"
"[23:11:724]Finish promis"
"[23:11:724]Scaling"
"[23:11:724]Scale Image"
"[23:11:752]Sacle Finished"

정리해보자면 QThread를 사용하지 않으면서 비동기 처리를 위해선 QFurture, QPromise 등을 사용하면서 종료를 대기 혹은 신호를 받거나 혹은 QFurtureWatcher에 QFurture를 등록 후 사용도 가능합니다.

 

QFurture를 간단히 사용하기 위해서는 Qt::Concorrent::run을 통해 함수 포인터와 인자를 넘겨줌으로써 그 처리의 QFurture를 반환받아 위처럼 사용도 가능합니다.

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