python - 我怎么能在开发这么晚的时候线程化这段代码呢？

Question

我一直在为我正在研究的遗传算法制作 GUI，我犯了这么晚才离开线程的错误，这仅仅是因为我不知道(现在仍然不知道)该怎么做。因此，基本上当单击开始按钮时，函数“运行”将启动整个无限循环过程，这实际上发生在 generation_loop 中。每一代循环都会检查它是否应该仍在运行。这个想法是，如果单击了停止或暂停按钮，它将停止循环(使用停止按钮，所有数据都被清除，暂停按钮仍然存在，取消暂停按钮只是将运行设置为 True 并调用 generation_loop)

所以我需要找到一种方法，让我的 GUI 在 generation_loop 运行时响应。这是我的代码，我试图将它最小化，但我不确定什么是线程的重要信息:

class Window(main_window, QMainWindow):
    def __init__(self):
        QMainWindow.__init__(self)
        main_window.__init__(self)
        self.setupUi(self)

        self.scene = QGraphicsScene()
        self.im_view.setScene(self.scene)
        self.setWindowTitle('Fantasy Generator')
        self.running = False
        self.first_run = True
        self.im = Image.new('RGBA', (400, 400), (0, 0, 0, 255))
        self.saved_gens = deque([('A', self.im, self.im, self.im)])
        self.set_save_amount(self.sb_saveamt.value())
        self.population = []

        self.btn_exit.clicked.connect(self.close)
        self.actionQuit.triggered.connect(self.close)
        self.btn_pauser.clicked.connect(self.pause_button)
        self.sb_saveamt.valueChanged[int].connect(self.set_save_amount)
        self.btn_restart.clicked.connect(self.start_button)
        self.btn_loadimage.clicked.connect(self.get_image)
        self.actionLoad_Image.triggered.connect(self.get_image)
        self.gen_sldr.valueChanged[int].connect(self.display_gen)
        self.cb_display.currentIndexChanged.connect(self.change_quality)

        self.has_image = True
        self.display_gen(0)

    def get_image(self):
        pass
        # To save you time I removed the code here. It just sets self.im using a file dialog basically

    def set_save_amount(self, amt):
        if amt == -1:
            self.saved_gens = deque(self.saved_gens)
        else:
            self.saved_gens = deque(self.saved_gens, amt + 1)

    def pause_button(self):
        if self.first_run:
            self.run()
        elif self.running:
            self.running = False
            self.btn_pauser.setText('Resume Execution')
            # pause stuff goes here
        else:
            self.running = True
            self.btn_pauser.setText('Pause Execution')
            self.generation_loop()
            # resume from pause stuff goes here

    def start_button(self):
        if self.first_run:
            self.run()
        else:
            self.end()

# The run function should start the actual process
    def run(self):
        self.btn_restart.setText('End')
        self.btn_pauser.setText('Pause Execution')
        self.first_run = False
        self.running = True

        settings = dict(ind_per_gen=self.sb_ipg.value(), shapes_per_im=self.sb_spi.value(),
                        complexity=self.sb_complexity.value(), mut_rate=self.sb_mutation.value(),
                        cross_chance=self.sb_cross.value(), seed=self.sb_seed.value())
        self.population = Population(self.im, **settings)
        self.generation_loop()

# This is the loop I want to be able to exit out of using buttons
    def generation_loop(self):
        while self.running:
            if self.first_run:
                break
             self.add_generation_data(self.population.next_gen())

    def end(self):
        self.btn_restart.setText('Start')
        self.btn_pauser.setText('Start Execution')
        self.first_run = True
        self.running = False

        self.saved_gens = deque([('A', self.im, self.im, self.im)])
        self.set_save_amount()
        self.display_gen(0)

    def add_generation_data(self, data):
        self.saved_gens.append(data)
        self.gen_sldr.setMaximum(len(self.saved_gens) - 1)
        self.gen_sldr.setValue(len(self.saved_gens) - 1)
        self.display_gen(data[0] + 1)

    def change_quality(self):
        self.display_gen(self.gen_sldr.value())

    def resizeEvent(self, e):
        if self.has_image:
            self.im_view.fitInView(QRectF(0, 0, self.width, self.height), Qt.KeepAspectRatio)
            self.scene.update()

    def display_image(self, image):
        self.scene.clear()
        if image.mode != 'RGBA':
            image = image.convert('RGBA')
        self.width, self.height = image.size
        qim = ImageQt.ImageQt(image)
        pixmap = QPixmap.fromImage(qim)
        self.scene.addPixmap(pixmap)
        self.im_view.fitInView(QRectF(0, 0, self.width, self.height), Qt.KeepAspectRatio)
        self.scene.update()

    def display_gen(self, index):
        self.lcd_cur_gen.display(self.saved_gens[index][0])

        if self.cb_display.currentIndex() == 0:
            self.display_image(self.saved_gens[index][1])
        elif self.cb_display.currentIndex() == 1:
            self.display_image(self.saved_gens[index][2])
        else:
            self.display_image(self.saved_gens[index][3])



if __name__ == '__main__':
    app = QApplication(sys.argv)
    w = Window()
    w.show()
    sys.exit(app.exec_())

编辑:我还刚刚发现我什至无法从 generation_loop 中更改图形 View ，但如果我限制循环它会起作用并发生变化

Answer 1

为了将长时间运行的代码移至线程，您需要首先确定长时间运行的代码的哪些部分与 GUI 交互，哪些部分不与 GUI 交互。这样做的关键原因是禁止从辅助线程与 GUI 交互，这将导致段错误。

它看起来像 self.population.next_gen() 是代码的长时间运行位并且不与 GUI 交互(尽管没有提供它的作用所以我不能确定)同时 self.add_generation_data(...) 更新 GUI，这应该相当快。

因此，这使得分离变得相当简单，我将在下面展示。

现在，关于线程。 Python 通过 threading 模块提供线程(如其他答案所示)，但是如果您希望线程与 GUI 有任何关系，则不建议将这些用于 PyQt 应用程序(参见 here ). PyQt 还通过 QThread 对象提供线程，它集成了对发送和接收 Qt 信号(线程安全)的支持。简而言之，QThread 有一个单独的事件循环，并处理异步接收到主线程的信号，从而将事件循环留在主线程中以处理 GUI 事件(如按钮点击)。

通常，您创建一个继承自 QObject 的新类，将其实例化并将其移至 QThread。对象中的插槽(又名方法)由信号发射触发，然后在线程中运行。

所以你会想做这样的事情

class MyWorker(QObject):
    done = pyqtSignal(object) # you may need to update "object" to the type returned by Population.next_gen()

    def __init__(self, settings):
        # create the population object with whatever settings you need
        # Note that this method runs in the parent thread as you have 
        # yet to move the object to a new thread. It shouldn't cause any
        # problems, but may depend on what the Population class is/does.

        # TODO: I've removed the reference to an image here...
        #it may or may not be thread safe. I can't tell from your code.
        self.population = Population(..., settings)

    @pyqtSlot()
    def next_gen(self):
        new_gen = self.population.next_gen()
        self.done.emit(new_gen)

class Window(....):
    make_next_generation = pyqtSignal() 
    ....

    def run(self):
        self.btn_restart.setText('End')
        self.btn_pauser.setText('Pause Execution')
        self.first_run = False
        self.running = True

        settings = dict(ind_per_gen=self.sb_ipg.value(), shapes_per_im=self.sb_spi.value(),
                        complexity=self.sb_complexity.value(), mut_rate=self.sb_mutation.value(),
                        cross_chance=self.sb_cross.value(), seed=self.sb_seed.value())

        self.setupThread(settings)

    def setupThread(self, settings):
        self.thread = QThread()
        self.worker = MyWorker(settings)    
        self.worker.moveToThread(self.thread)

        # connect a signal in the main thread, to a slot in the worker. 
        # whenever you emit the signal, a new generation will be generated 
        # in the worker thread
        self.make_next_generation.connect(self.worker.next_gen)

        # connect the signal from the worker, to a slot in the main thread.
        # This allows you to update the GUI when a generation has been made
        self.worker.done.connect(self.process_generation)

        # Start thread
        self.thread.start()  

        # emit the signal to start the process!
        self.make_next_generation.emit()

    def process_generation(new_gen):
        # run the GUI side of the code
        # ignore the new generation if the "end" button was clicked
        if not self.first_run:
            self.add_generation_data(new_gen)

        if self.running:
            # make another generation in the thread!
            self.make_next_generation.emit()


    def pause_button(self):
        if self.first_run:
            self.run()
        elif self.running:
            self.running = False
            self.btn_pauser.setText('Resume Execution')
            # pause stuff goes here
        else:
            self.running = True
            self.btn_pauser.setText('Pause Execution')

            # make another generation in the thread!
            self.make_next_generation.emit()

注意事项:

• 我没有在我的回答中包含您的所有代码。适当合并。
• 我不确定 self.im 是什么。它已传递给 Population，因此您的代码中可能存在一些我看不到的线程不安全行为。我留给你解决了
• 我熟悉 PyQt4，而不是 PyQt5，因此我所做的某些事情可能不太正确。您应该很容易从出现的任何错误消息中找出要更改的内容。
• 每次从头开始重新创建线程和工作线程有点麻烦。您可能需要考虑将 Population 的实例化移动到 worker 中的一个方法(不是 __init__ 的方法，并在每次您想从头开始时调用它(在与我们触发新一代的方式相同)。这将允许您将几乎所有的 setupThread 移动到 Window.__init__ 方法，然后在单击开始按钮时，你只需发出一个信号来重新创建 Population，然后再发出一个信号来创建第一代。