¿Cómo puedo detectar un bloqueo en QEventLoop?

Question

No estoy seguro de si el título de mi pregunta está formulado correctamente, así que para explicar lo que realmente quiero decir, considere el siguiente ejemplo:

yo creo un QApplication y un QWidget con un QPushButton en eso.Luego adjunto un controlador a la señal de clic del botón que se ve así:

void MyWidget::on_pushButton_clicked(){
    //Never return
    while(true);
}

Finalmente inicio el bucle de eventos para la aplicación y cuando ejecuto el programa y aparece la ventana, hago clic en el botón.

En mi caso, esto detendrá toda la aplicación.Entonces, mi pregunta en este punto es ¿cómo puedo "detectar" a partir del código que se ha producido este tipo de bloqueo en mi aplicación?

Sé que escribir código que no regresa en el controlador de señales es una mala práctica. Hago esta pregunta porque quiero detectar errores y recuperarme de ellos, posiblemente reiniciando la aplicación por completo en un esfuerzo por mejorar la resiliencia en producción.

¡Gracias!

Answer 1

Para detectar un bucle de eventos HUNG, debe envolver la operación que puede colgar el bucle de eventos, para detectar cuando toma demasiado tiempo. La "Operación" es el miembro de QCoreApplication::notify. Se le llama para entregar eventos a todos los bucles de eventos , en todos los hilos. Se produce un codazo de bucle de eventos cuando el código que procesa un evento toma demasiado tiempo.

Cuando se ingresa notify para un hilo dado, puede notar la hora de entrada. Un escáner que se ejecuta en un hilo dedicado puede administrar la lista de tales tiempos y recoger los hilos que se han atascado durante demasiado tiempo.

El siguiente ejemplo ilustra esto, con histogramas, también. Un hilo con un bucle de eventos que se detuvo más largo que el umbral de tiempo de espera se resaltará en rojo. También ilustre cómo se puede envolver un visualdel alrededor de una fuente de datos. Qt 5 y un compilador C ++ 11 son obligatorios.

NOTA: Las advertencias de tiempo de ejecución generalmente no son un problema real. Son un error QT de solo consecuencia cosmética y se pueden ignorar en este caso en particular. Puedes trabajar a su alrededor, ver esta pregunta .

// https://github.com/KubaO/stackoverflown/tree/master/questions/eventloop-hang-25038829
#include <QtWidgets>
#include <QtConcurrent>
#include <random>

std::default_random_engine reng;

int ilog2(qint64 val) {
  Q_ASSERT(val >= 0);
  int ret = -1;
  while (val != 0) { val >>= 1; ret++; }
  return ret;
}

/// The value binned to contain at most \a binaryDigits significant digits.
/// The less significant digits are reset to zero.
qint64 binned(qint64 value, int binaryDigits)
{
  Q_ASSERT(binaryDigits > 0);
  qint64 mask = -1;
  int clrBits = ilog2(value) - binaryDigits;
  if (clrBits > 0) mask <<= clrBits;
  return value & mask;
}

/// A safely destructible thread for perusal by QObjects.
class Thread final : public QThread {
  Q_OBJECT
  void run() override {
    connect(QAbstractEventDispatcher::instance(this),
            &QAbstractEventDispatcher::aboutToBlock,
            this, &Thread::aboutToBlock);
    QThread::run();
  }
  QAtomicInt inDestructor;
public:
  using QThread::QThread;
  /// Take an object and prevent timer resource leaks when the object is about
  /// to become threadless.
  void takeObject(QObject *obj) {
    // Work around to prevent
    // QBasicTimer::stop: Failed. Possibly trying to stop from a different thread
    static constexpr char kRegistered[] = "__ThreadRegistered";
    static constexpr char kMoved[] = "__Moved";
    if (!obj->property(kRegistered).isValid()) {
      QObject::connect(this, &Thread::finished, obj, [this, obj]{
        if (!inDestructor.load() || obj->thread() != this)
          return;
        // The object is about to become threadless
        Q_ASSERT(obj->thread() == QThread::currentThread());
        obj->setProperty(kMoved, true);
        obj->moveToThread(this->thread());
      }, Qt::DirectConnection);
      QObject::connect(this, &QObject::destroyed, obj, [obj]{
        if (!obj->thread()) {
          obj->moveToThread(QThread::currentThread());
          obj->setProperty(kRegistered, {});
        }
        else if (obj->thread() == QThread::currentThread() && obj->property(kMoved).isValid()) {
          obj->setProperty(kMoved, {});
          QCoreApplication::sendPostedEvents(obj, QEvent::MetaCall);
        }
        else if (obj->thread()->eventDispatcher())
          QTimer::singleShot(0, obj, [obj]{ obj->setProperty(kRegistered, {}); });
      }, Qt::DirectConnection);

      obj->setProperty(kRegistered, true);
    }
    obj->moveToThread(this);
  }
  ~Thread() override {
    inDestructor.store(1);
    requestInterruption();
    quit();
    wait();
  }
  Q_SIGNAL void aboutToBlock();
};

/// An application that monitors event loops in all threads.
class MonitoringApp : public QApplication {
  Q_OBJECT
  Q_PROPERTY(int timeout READ timeout WRITE setTimeout MEMBER m_timeout)
  Q_PROPERTY(int updatePeriod READ updatePeriod WRITE setUpdatePeriod MEMBER m_updatePeriod)
public:
  using Histogram = QMap<qint64, uint>;
  using Base = QApplication;
private:
  struct ThreadData {
    /// A saturating, binned histogram of event handling durations for given thread.
    Histogram histogram;
    /// Number of milliseconds between the epoch and when the event handler on this thread
    /// was entered, or zero if no event handler is running.
    qint64 ping = 0;
    /// Number of milliseconds between the epoch and when the last histogram update for
    /// this thread was broadcast
    qint64 update = 0;
    /// Whether the thread's event loop is considered stuck at the moment
    bool stuck = false;
    /// Whether the thread is newly detected
    bool newThread = true;
  };
  using Threads = QMap<QThread*, ThreadData>;
  QMutex m_mutex;
  Threads m_threads;
  int m_timeout = 1000;
  int m_updatePeriod = 250;

  class StuckEventLoopNotifier : public QObject {
    MonitoringApp *m_app;
    QBasicTimer m_timer;
    struct State { QThread *thread; qint64 elapsed; };
    QVector<State> m_toEmit;
    void timerEvent(QTimerEvent * ev) override {
      if (ev->timerId() != m_timer.timerId()) return;
      int timeout = m_app->m_timeout;
      auto now = QDateTime::currentMSecsSinceEpoch();
      m_toEmit.clear();
      QMutexLocker lock(&m_app->m_mutex);
      for (auto it = m_app->m_threads.begin(); it != m_app->m_threads.end(); ++it) {
        if (it->ping == 0) continue;
        qint64 elapsed = now - it->ping;
        it->stuck = elapsed > timeout;
        m_toEmit.push_back({it.key(), it->stuck ? elapsed : 0});
      }
      lock.unlock();
      for (auto &sig : qAsConst(m_toEmit)) emit m_app->loopStateChanged(sig.thread, sig.elapsed);
    }
  public:
    explicit StuckEventLoopNotifier(MonitoringApp * app) : m_app(app) {
      m_timer.start(100, Qt::CoarseTimer, this);
    }
  };
  StuckEventLoopNotifier m_notifier{this};
  Thread m_notifierThread;
  void threadFinishedSlot() {
    auto const thread = qobject_cast<QThread*>(QObject::sender());
    QMutexLocker lock(&m_mutex);
    auto it = m_threads.find(thread);
    if (it == m_threads.end()) return;
    auto const histogram(it->histogram);
    bool stuck = it->stuck;
    m_threads.erase(it);
    lock.unlock();
    emit newHistogram(thread, histogram);
    if (stuck) emit loopStateChanged(thread, 0);
    emit threadFinished(thread);
  }
  Q_SIGNAL void newThreadSignal(QThread*, const QString &);
protected:
  bool notify(QObject * receiver, QEvent * event) override {
    auto const curThread = QThread::currentThread();
    QElapsedTimer timer;
    auto now = QDateTime::currentMSecsSinceEpoch();
    QMutexLocker lock(&m_mutex);
    auto &thread = m_threads[curThread];
    thread.ping = now;
    bool newThread = false;
    std::swap(newThread, thread.newThread);
    lock.unlock();
    if (newThread) {
      connect(curThread, &QThread::finished, this, &MonitoringApp::threadFinishedSlot);
      struct Event : QEvent {
        QThread *thread;
        QPointer<MonitoringApp> app;
        explicit Event(QThread *thread, MonitoringApp *app) :
          QEvent(QEvent::None), thread(thread), app(app) {}
        ~Event() override {
          // objectName() can only be invoked from the object's thread
          emit app->newThreadSignal(thread, thread->objectName());
        }
      };
      QCoreApplication::postEvent(curThread, new Event(curThread, this));
    }
    timer.start();
    auto result = Base::notify(receiver, event); // This is where the event loop can get "stuck".
    auto duration = binned(timer.elapsed(), 3);
    now += duration;
    lock.relock();
    if (thread.histogram[duration] < std::numeric_limits<Histogram::mapped_type>::max())
      ++thread.histogram[duration];
    thread.ping = 0;
    qint64 sinceLastUpdate = now - thread.update;
    if (sinceLastUpdate >= m_updatePeriod) {
      auto const histogram = thread.histogram;
      thread.update = now;
      lock.unlock();
      emit newHistogram(curThread, histogram);
    }
    return result;
  }
public:
  explicit MonitoringApp(int & argc, char ** argv);
  /// The event loop for a given thread has gotten stuck, or unstuck.
  /** A zero elapsed time indicates that the loop is not stuck. The signal will be
    * emitted periodically with increasing values of `elapsed` for a given thread as long
    * as the loop is stuck. The thread might not exist when this notification is received. */
  Q_SIGNAL void loopStateChanged(QThread *, int elapsed);
  /// The first event was received in a newly started thread's event loop.
  /** The thread might not exist when this notification is received. */
  Q_SIGNAL void newThread(QThread *, const QString & threadName);
  /// The thread has a new histogram available.
  /** This signal is not sent more often than each updatePeriod().
    * The thread might not exist when this notification is received. */
  Q_SIGNAL void newHistogram(QThread *, const MonitoringApp::Histogram &);
  /// The thread has finished.
  /** The thread might not exist when this notification is received. A newHistogram
    * signal is always emitted prior to this signal's emission. */
  Q_SIGNAL void threadFinished(QThread *);
  /// The maximum number of milliseconds an event handler can run before the event loop
  /// is considered stuck.
  int timeout() const { return m_timeout; }
  Q_SLOT void setTimeout(int timeout) { m_timeout = timeout; }
  int updatePeriod() const { return m_updatePeriod; }
  Q_SLOT void setUpdatePeriod(int updatePeriod) { m_updatePeriod = updatePeriod; }
};
Q_DECLARE_METATYPE(MonitoringApp::Histogram)

MonitoringApp::MonitoringApp(int &argc, char **argv) :
  MonitoringApp::Base(argc, argv)
{
  qRegisterMetaType<MonitoringApp::Histogram>();
  connect(this, &MonitoringApp::newThreadSignal, this, &MonitoringApp::newThread,
          Qt::QueuedConnection);
  m_notifierThread.setObjectName("notifierThread");
  m_notifierThread.takeObject(&m_notifier);
  m_notifierThread.start();
}

QImage renderHistogram(const MonitoringApp::Histogram &h) {
  const int blockX = 2, blockY = 2;
  QImage img(1 + h.size() * blockX, 32 * blockY, QImage::Format_ARGB32_Premultiplied);
  img.fill(Qt::white);
  QPainter p(&img);
  int x = 0;
  for (auto it = h.begin(); it != h.end(); ++it) {
    qreal key = it.key() > 0 ? log2(it.key()) : 0.0;
    QBrush b = QColor::fromHsv(qRound(240.0*(1.0 - key/32.0)), 255, 255);
    p.fillRect(QRectF(x, img.height(), blockX, -log2(it.value()) * blockY), b);
    x += blockX;
  }
  return img;
}

class MonitoringViewModel : public QStandardItemModel {
  Q_OBJECT
  struct Item {
    bool set = false;
    QStandardItem *caption = 0, *histogram = 0;
    void setCaption(QThread* thread, const QString &name) {
      auto text = QStringLiteral("0x%1 \"%2\"").arg(std::intptr_t(thread), 0, 16).arg(name);
      caption->setText(text);
    }
  };
  QMap<QThread*, Item> m_threadItems;
  Item &itemFor(QThread *thread, bool set = true) {
    Item &item = m_threadItems[thread];
    if (set && !item.set) {
      item.caption = new QStandardItem;
      item.histogram = new QStandardItem;
      item.caption->setEditable(false);
      item.histogram->setEditable(false);
      int row = rowCount() ? 1 : 0;
      insertRow(row);
      setItem(row, 0, item.caption);
      setItem(row, 1, item.histogram);
      item.set = true;
      newHistogram(thread, MonitoringApp::Histogram());
    }
    return item;
  }
  void newThread(QThread *thread, const QString &name) {
    itemFor(thread).setCaption(thread, name);
  }
  void newHistogramImage(QThread *thread, const QImage &img) {
    auto &item = itemFor(thread, false);
    if (!item.set) return;
    item.histogram->setSizeHint(img.size());
    item.histogram->setData(img, Qt::DecorationRole);
  }
  Q_SIGNAL void newHistogramImageSignal(QThread *thread, const QImage &img);
  void newHistogram(QThread *thread, const MonitoringApp::Histogram &histogram) {
    QtConcurrent::run([this, thread, histogram]{
      emit newHistogramImageSignal(thread, renderHistogram(histogram));
    });
  }
  void loopStateChanged(QThread *thread, int elapsed) {
    auto &item = itemFor(thread);
    item.caption->setData(elapsed ? QColor(Qt::red) : QColor(Qt::transparent), Qt::BackgroundColorRole);
  }
  void threadFinished(QThread *thread) {
    auto &item = itemFor(thread);
    item.caption->setText(QStringLiteral("Finished %1").arg(item.caption->text()));
    item.set = false;
  }
public:
  MonitoringViewModel(QObject *parent = 0) : QStandardItemModel(parent) {
    connect(this, &MonitoringViewModel::newHistogramImageSignal,
            this, &MonitoringViewModel::newHistogramImage);
    auto app = qobject_cast<MonitoringApp*>(qApp);
    connect(app, &MonitoringApp::newThread, this, &MonitoringViewModel::newThread);
    connect(app, &MonitoringApp::newHistogram,  this, &MonitoringViewModel::newHistogram);
    connect(app, &MonitoringApp::threadFinished, this, &MonitoringViewModel::threadFinished);
    connect(app, &MonitoringApp::loopStateChanged, this, &MonitoringViewModel::loopStateChanged);
  }
};

class WorkerObject : public QObject {
  Q_OBJECT
  int m_trials = 2000;
  double m_probability = 0.2;
  QBasicTimer m_timer;
  void timerEvent(QTimerEvent * ev) override {
    if (ev->timerId() != m_timer.timerId()) return;
    QThread::msleep(std::binomial_distribution<>(m_trials, m_probability)(reng));
  }
public:
  using QObject::QObject;
  Q_SIGNAL void stopped();
  Q_SLOT void start() { m_timer.start(0, this); }
  Q_SLOT void stop() { m_timer.stop(); emit stopped(); }
  int trials() const { return m_trials; }
  void setTrials(int trials) { m_trials = trials; }
  double probability() const { return m_probability; }
  void setProbability(double p) { m_probability = p; }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
  MonitoringApp app(argc, argv);
  MonitoringViewModel model;
  WorkerObject workerObject;
  Thread workerThread;
  workerThread.setObjectName("workerThread");

  QWidget w;
  QGridLayout layout(&w);
  QTableView view;
  QLabel timeoutLabel;
  QSlider timeout(Qt::Horizontal);
  QGroupBox worker("Worker Thread");
  worker.setCheckable(true);
  worker.setChecked(false);
  QGridLayout wLayout(&worker);
  QLabel rangeLabel, probabilityLabel;
  QSlider range(Qt::Horizontal), probability(Qt::Horizontal);

  timeoutLabel.setMinimumWidth(50);
  QObject::connect(&timeout, &QSlider::valueChanged, &timeoutLabel, (void(QLabel::*)(int))&QLabel::setNum);
  timeout.setMinimum(50);
  timeout.setMaximum(5000);
  timeout.setValue(app.timeout());
  view.setModel(&model);
  view.verticalHeader()->setSectionResizeMode(QHeaderView::ResizeToContents);

  layout.addWidget(&view, 0, 0, 1, 3);
  layout.addWidget(new QLabel("Timeout"), 1, 0);
  layout.addWidget(&timeoutLabel, 1, 1);
  layout.addWidget(&timeout, 1, 2);
  layout.addWidget(&worker, 2, 0, 1, 3);

  QObject::connect(&range, &QAbstractSlider::valueChanged, [&](int p){
    rangeLabel.setText(QString("Range %1 ms").arg(p));
    workerObject.setTrials(p);
  });
  QObject::connect(&probability, &QAbstractSlider::valueChanged, [&](int p){
    double prob = p / (double)probability.maximum();
    probabilityLabel.setText(QString("Probability %1").arg(prob, 0, 'g', 2));
    workerObject.setProbability(prob);
  });
  range.setMaximum(10000);
  range.setValue(workerObject.trials());
  probability.setValue(workerObject.probability() * probability.maximum());

  wLayout.addWidget(new QLabel("Sleep Time Binomial Distribution"), 0, 0, 1, 2);
  wLayout.addWidget(&rangeLabel, 1, 0);
  wLayout.addWidget(&range, 2, 0);
  wLayout.addWidget(&probabilityLabel, 1, 1);
  wLayout.addWidget(&probability, 2, 1);

  QObject::connect(&workerObject, &WorkerObject::stopped, &workerThread, &Thread::quit);
  QObject::connect(&worker, &QGroupBox::toggled, [&](bool run) {
    if (run) {
      workerThread.start();
      QMetaObject::invokeMethod(&workerObject, "start");
    } else
      QMetaObject::invokeMethod(&workerObject, "stop");
  });
  QObject::connect(&timeout, &QAbstractSlider::valueChanged, &app, &MonitoringApp::setTimeout);
  workerThread.takeObject(&workerObject);
  w.show();
  app.exec();
}

#include "main.moc"

Answer 2

¿Algunas ideas, la solución real realmente depende de lo que necesite hacer y qué tipo de retroalimentación debe tener (una UI que aparece? ¿Algo grabado en registros? ¿Una característica de depuración?)

Use un Qtimer y registre el tiempo entre las invocaciones de una ranura de la suya

Si la invocación de la ranura se retrasa por un W.R.TR. El tiempo de espera del temporizador esperado, su bucle de eventos se ha atrapado en algún lugar. Esto le permitirá saber que ha habido un problema, pero no le dirá dónde se atascó.

Use un qthread separado

Envíe periódicamente una señal a un objeto que vive en el hilo principal (o envíe un evento; se implementa una señal de hilo cruzado a través de eventos de todos modos); La ranura conectada a esa señal envía una señal de nuevo a la rosca. Si el "Pong" toma demasiado (puede tener un temporizador separado en el hilo) hacer algo: abort(), raise(), es decir, una acción que hará que un depurador se detenga y usted vea la traza de la pila del hilo de Main, para deducir dónde te quedaste atascado

Tenga en cuenta que, dado que está ejecutando un hilo separado, no puede simplemente abrir cajas de mensajes o similares, ¡ni ui en otros hilos! A lo sumo, registre el evento.

Use un hilo separado (2)

El bucle de eventos de QT emite algunas señales (ver QAstracTeventloop), en teoría, podría adjuntar a aquellos en un hilo separado y detectar si el control no le devuelve más. O, subclase Qael a los mismos medios.

Use un QTCPSERVER / QLOCALSERVER

El mismo concepto de ping / pong, pero utilizando procesos separados: escriba un pequeño cliente TCP / Socket local que envíe periódicamente un ping a su aplicación, si el Pong no regresa en poco tiempo de la ley (ahora también puede Use una UI).