Come posso rilevare un hang in qeventloop?

Question

Non sono sicuro che il titolo della mia domanda sia formulato correttamente, quindi per spiegare ciò che intendo veramente, considera il seguente esempio:

Creo un QApplication e un QWidget con un QPushButton su di esso.Quindi collegando un gestore al segnale di clic dal pulsante che assomiglia a questo:

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

.

Alla fine Inizio il ciclo di eventi per l'applicazione e quando eseguo il programma e la finestra viene visualizzata Fare clic sul pulsante.

Questa sarà nel mio caso, stalla l'intera applicazione.Quindi la mia domanda a questo punto è come posso "rilevare" che questo tipo di hangup si è verificato nella mia applicazione dal codice?

Conosco il codice di scrittura che non restituisce il gestore del segnale è cattiva pratica, chiedo questa domanda perché voglio rilevare errori e recuperare da loro, possibilmente riavviando l'applicazione del tutto nel tentativo di migliorare la resilienza quando è in produzione.

Grazie!

Answer 1

Per rilevare un ciclo di eventi appeso, è necessario avvolgere l'operazione in grado di appendere il loop dell'evento, per rilevare quando ci vuole troppo a lungo. L'operazione "Operazione" è il membro QCoreApplication::notify. Si chiama per consegnare eventi a tutti i loop dell'evento , in tutte le discussioni. Un hang ad evento si verifica quando il codice che elabora un evento richiede troppo tempo.

Quando viene immesso notify per un determinato thread, è possibile notare il tempo di entrata. Uno scanner in esecuzione in un thread dedicato può quindi iterare l'elenco di tali momenti e raccogliere i thread che sono stati bloccati troppo a lungo.

L'esempio seguente illustra questo, anche con gli istogrammi. Un filo con un ciclo di eventi è stato bloccato più a lungo della soglia di timeout sarà evidenziata in rosso. Immagino anche come si può avvolgere un mirino attorno a un'origine dati. Qt 5 e un compilatore C ++ 11 sono obbligatori.

Nota: gli avvisi di runtime QBasicTimer::stop: Failed. Possibly trying to stop from a different thread non sono un problema reale. Sono un bug QT di conseguenza cosmetica e può essere ignorato in questo caso particolare. Puoi lavorare intorno a loro - vedere Questa domanda .

// 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

Alcune idee, la soluzione effettiva dipende davvero da ciò che devi fare e che tipo di feedback devi avere (un UI spuntando? Qualcosa registrato nei registri? Una funzione di debug?)

Utilizzare un qtimer e registrare il tempo tra invocazioni di uno slot di

Se la chiamata slot è ritardata da un w.r.t. Il timeout del timer previsto, il tuo ciclo di eventi è stato bloccato da qualche parte. Questo ti farà sapere che c'è stato un problema, ma non ti dirà dove è stato bloccato.

Utilizzare un qthread separato

Invia periodicamente un segnale a un oggetto che vive nel filettatura principale (o inviare un evento; un segnale croce-filo è implementato via eventi comunque); Lo slot collegato a quel segnale invia un segnale al filo. Se il "pong" richiede troppo (puoi avere un timer separato nel filo) fare qualcosa - abort(), raise(), cioè un'azione che causerà un debugger di fermarsi e per vedere la traccia della pila del filo principale, per dedurre dove Sei stato bloccato.

Nota che dal momento che stai eseguendo un thread separato, non puoi semplicemente popuccare Messagebox o simili - No UI in altri thread! Al massimo, registra l'evento.

Utilizzare un thread separato (2)

Il ciclo evento di QT emette alcuni segnali (vedi QabStractEventLoop), in teoria è possibile allegare a quelli in un thread separato e rilevare se il controllo non è più restituito ad esso. O, sottoclasse qael allo stesso mezzo.

Utilizzare un QTCPServer / QLocalserver

Lo stesso concetto di ping / pong, ma usando processi separati - scrivi un piccolo client di presa TCP / locale che invia periodicamente un ping alla tua applicazione, se il Pong non torna in breve tempo (ora puoi anche Utilizzare un UI).