详解PyQt5信号与槽的几种高级玩法

脚本专栏 2024/12/28 佚名

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信号（Signal）和槽（Slot）是Qt中的核心机制，也是在PyQt编程中对象之间进行通信的机制。本文介绍了几种PyQt 5信号与槽的几级玩法。

在Qt中，每一个QObject对象和PyQt中所有继承自QWidget的控件（这些都是QObject的子对象）都支持信号与槽机制。当信号发射时，连接的槽函数将会自动执行。在PyQt 5中信号与槽通过object.signal.connect()方法连接。

PyQt的窗口控件类中有很多内置信号，开发者也可以添加自定义信号。信号与槽具有如下特点。

一个信号可以连接多个槽。
一个信号可以连接另一个信号。
信号参数可以是任何Python类型。
一个槽可以监听多个信号。
信号与槽的连接方式可以是同步连接，也可以是异步连接。
信号与槽的连接可能会跨线程。
信号可能会断开。

在GUI编程中，当改变一个控件的状态时（如单击了按钮），通常需要通知另一个控件，也就是实现了对象之间的通信。在早期的GUI编程中使用的是回调机制，在Qt中则使用一种新机制——信号与槽。在编写一个类时，要先定义该类的信号与槽，在类中信号与槽进行连接，实现对象之间的数据传输。信号与槽机制示意图如图1所示。

当事件或者状态发生改变时，就会发出信号。同时，信号会触发所有与这个事件（信号）相关的函数（槽）。信号与槽可以是多对多的关系。一个信号可以连接多个槽，一个槽也可以监听多个信号。

关于PyQt API中信号与槽的更详细解释，可以参考官方网站： http://pyqt.sourceforge.net/Docs/PyQt5/signals_slots.html

1 高级自定义信号与槽

所谓高级自定义信号与槽，指的是我们可以以自己喜欢的方式定义信号与槽函数，并传递参数。自定义信号的一般流程如下：

（1）定义信号。

（2）定义槽函数。

（3）连接信号与槽函数。

（4）发射信号。

1．定义信号

通过类成员变量定义信号对象。

class MyWidget(QWidget): 
  # 无参数的信号
  Signal_NoParameters = pyqtSignal()   
  # 带一个参数(整数)的信号   
  Signal_OneParameter = pyqtSignal(int)     
  # 带一个参数(整数或者字符串)的重载版本的信号    
  Signal_OneParameter_Overload = pyqtSignal([int],[str]) 
  # 带两个参数(整数,字符串)的信号   
    Signal_TwoParameters = pyqtSignal(int,str)  
  # 带两个参数([整数,整数]或者[整数,字符串])的重载版本的信号   
  Signal_TwoParameters_Overload = pyqtSignal([int,int],[int,str])

2．定义槽函数

定义一个槽函数，它有多个不同的输入参数。

class MyWidget(QWidget): 
  def setValue_NoParameters(self):  
    '''无参数的槽函数''' 
    pass 

  def setValue_OneParameter(self,nIndex):  
    '''带一个参数(整数)的槽函数''' 
    pass

def setValue_OneParameter_String(self,szIndex):  
    '''带一个参数(字符串)的槽函数''' 
    pass 

  def setValue_TwoParameters(self,x,y):  
    '''带两个参数(整数,整数)的槽函数''' 
    pass 

  def setValue_TwoParameters_String(self,x,szY):  
    '''带两个参数(整数,字符串)槽函数''' 
    pass

3．连接信号与槽函数

通过connect方法连接信号与槽函数或者可调用对象。

app = QApplication(sys.argv)  
widget = MyWidget()  
# 连接无参数的信号
widget.Signal_NoParameters.connect(self.setValue_NoParameters )                     

# 连接带一个整数参数的信号
widget.Signal_OneParameter.connect(self.setValue_OneParameter)                     

# 连接带一个整数参数，经过重载的信号
widget.Signal_OneParameter_Overload[int].
  connect(self.setValue_OneParameter)               

# 连接带一个整数参数，经过重载的信号
widget.Signal_OneParameter_Overload[str].
  connect(self.setValue_OneParameter_String )           

# 连接一个信号，它有两个整数参数
widget.Signal_TwoParameters.connect(self.setValue_TwoParameters )                    

# 连接带两个参数(整数,整数)的重载版本的信号
widget.Signal_TwoParameters_Overload[int,int].
  connect(self.setValue_TwoParameters )           

# 连接带两个参数(整数,字符串)的重载版本的信号
widget.Signal_TwoParameters_Overload[int,str].
  connect(self.setValue_TwoParameters_String )       
widget.show()

4．发射信号

通过emit方法发射信号。

class MyWidget(QWidget): 

  def mousePressEvent(self, event): 
    # 发射无参数的信号
    self.Signal_NoParameters.emit() 
    # 发射带一个参数(整数)的信号
    self.Signal_OneParameter.emit(1) 
    # 发射带一个参数(整数)的重载版本的信号
    self.Signal_OneParameter_Overload.emit(1)
    # 发射带一个参数(字符串)的重载版本的信号
    self.Signal_OneParameter_Overload.emit("abc")
    # 发射带两个参数(整数,字符串)的信号
    self.Signal_TwoParameters.emit(1,"abc")
    # 发射带两个参数(整数,整数)的重载版本的信号
    self.Signal_TwoParameters_Overload.emit(1,2)
    # 发射带两个参数(整数,字符串)的重载版本的信号
    self.Signal_TwoParameters_Overload.emit (1,"abc")

5．实例

本例文件名为PyQt5/Chapter07/qt07_signalSlot02.py，其完整代码如下：

from PyQt5.QtCore import QObject , pyqtSignal

class CustSignal(QObject):

  #声明无参数的信号
  signal1 = pyqtSignal()

  #声明带一个int类型参数的信号
  signal2 = pyqtSignal(int)

  #声明带int和str类型参数的信号
  signal3 = pyqtSignal(int,str)

  #声明带一个列表类型参数的信号
  signal4 = pyqtSignal(list)

  #声明带一个字典类型参数的信号
  signal5 = pyqtSignal(dict)

  #声明一个多重载版本的信号，包括带int和str类型参数的信号和带str类型参数的信号
  signal6 = pyqtSignal([int,str], [str])

  def __init__(self,parent=None):
    super(CustSignal,self).__init__(parent)

    #将信号连接到指定槽函数
    self.signal1.connect(self.signalCall1)
    self.signal2.connect(self.signalCall2)
    self.signal3.connect(self.signalCall3)
    self.signal4.connect(self.signalCall4)
    self.signal5.connect(self.signalCall5)
    self.signal6[int,str].connect(self.signalCall6)
    self.signal6[str].connect(self.signalCall6OverLoad)

    #发射信号
    self.signal1.emit()
    self.signal2.emit(1)
    self.signal3.emit(1,"text")
    self.signal4.emit([1,2,3,4])
    self.signal5.emit({"name":"wangwu","age":"25"})
    self.signal6[int,str].emit(1,"text")
    self.signal6[str].emit("text")

  def signalCall1(self):
    print("signal1 emit")

  def signalCall2(self,val):
    print("signal2 emit,value:",val)

  def signalCall3(self,val,text):
    print("signal3 emit,value:",val,text)

  def signalCall4(self,val):
    print("signal4 emit,value:",val)

  def signalCall5(self,val):
    print("signal5 emit,value:",val)

  def signalCall6(self,val,text):
    print("signal6 emit,value:",val,text)

  def signalCall6OverLoad(self,val):
    print("signal6 overload emit,value:",val)

if __name__ == '__main__': 
  custSignal = CustSignal()

运行结果如下：

signal1 emit
signal2 emit,value: 1
signal3 emit,value: 1 text
signal4 emit,value: [1, 2, 3, 4]
signal5 emit,value: {'name': 'wangwu', 'age': '25'}
signal6 emit,value: 1 text
signal6 overload emit,value: text

2 使用自定义参数

在PyQt编程过程中，经常会遇到给槽函数传递自定义参数的情况，比如有一个信号与槽函数的连接是

button1.clicked.connect(show_page)

我们知道对于clicked信号来说，它是没有参数的；对于show_page函数来说，希望它可以接收参数。希望show_page函数像如下这样：

def show_page(self, name):
print(name," 点击啦")

于是就产生一个问题——信号发出的参数个数为0，槽函数接收的参数个数为1，由于0<1，这样运行起来一定会报错（原因是信号发出的参数个数一定要大于槽函数接收的参数个数）。解决这个问题就是本节的重点：自定义参数的传递。

本书提供了两种解决方法，其中一种解决方法是使用lambda表达式。本例文件名为PyQt5/Chapter07/qt07_ winSignalSlot04.py ，其完整代码如下：

from PyQt5.QtWidgets import QMainWindow, QPushButton , QWidget , QMessageBox, QApplication, QHBoxLayout
import sys 

class WinForm(QMainWindow): 
  def __init__(self, parent=None): 
    super(WinForm, self).__init__(parent) 
    button1 = QPushButton('Button 1') 
    button2 = QPushButton('Button 2') 

    button1.clicked.connect(lambda: self.onButtonClick(1)) 
    button2.clicked.connect(lambda: self.onButtonClick(2))

    layout = QHBoxLayout() 
    layout.addWidget(button1) 
    layout.addWidget(button2) 

    main_frame = QWidget() 
    main_frame.setLayout(layout)    
    self.setCentralWidget(main_frame) 

  def onButtonClick(self, n): 
    print('Button {0} 被按下了'.format(n)) 
    QMessageBox.information(self, "信息提示框", 'Button {0} clicked'.format(n))

if __name__ == "__main__": 
  app = QApplication(sys.argv) 
  form = WinForm() 
  form.show() 
  sys.exit(app.exec_())

运行脚本，显示效果如图2和图3所示。

代码分析：

单击“Button 1”按钮，将弹出一个信息提示框，提示信息为“Button 1 clicked”。Python控制台的输出信息为：

Button 1 被按下了

这里重点解释onButtonClick()函数是怎样处理从两个按钮传来的信号的。使用lambda表达式传递按钮数字给槽函数，当然也可以传递其他任何东西，甚至是按钮控件本身（假设槽函数打算把传递信号的按钮修改为不可用的话）。

另一种解决方法是使用functools中的partial函数。本例文件名为PyQt5/Chapter07/qt07_winSignalSlot05.py，其核心代码如下：

button1.clicked.connect(partial(self.onButtonClick, 1))     
button2.clicked.connect(partial(self.onButtonClick, 2))

采用哪种方法好一点呢？这属于风格问题，笔者比较喜欢使用lambda表达式，因为其条理清晰，而且灵活。

3 装饰器信号与槽

所谓装饰器信号与槽，就是通过装饰器的方法来定义信号和槽函数。具体的使用方法如下：

@PyQt5.QtCore.pyqtSlot(参数)
def on_发送者对象名称_发射信号名称(self, 参数):
    pass

这种方法有效的前提是下面的函数已经执行：

QMetaObject.connectSlotsByName(QObject)

在上面代码中，“发送者对象名称”就是使用setObjectName函数设置的名称，因此自定义槽函数的命名规则也可以看成：on + 使用setObjectName设置的名称 + 信号名称。接下来看具体的使用方法。

本例文件名为PyQt5/Chapter07/qt07_connSlotsByName.py，其完整代码如下：

from PyQt5 import QtCore 
from PyQt5.QtWidgets import QApplication ,QWidget ,QHBoxLayout , QPushButton
import sys  

class CustWidget( QWidget ):

  def __init__(self, parent=None):
    super(CustWidget, self).__init__(parent)

    self.okButton = QPushButton("OK", self)
    #使用setObjectName设置对象名称
    self.okButton.setObjectName("okButton")
    layout = QHBoxLayout()
    layout.addWidget(self.okButton)
    self.setLayout(layout)
    QtCore.QMetaObject.connectSlotsByName(self)

  @QtCore.pyqtSlot()  
  def on_okButton_clicked(self):
    print( "单击了OK按钮")

if __name__ == "__main__":    
  app = QApplication(sys.argv)
  win = CustWidget()
  win.show()
  app.exec_()

运行脚本，显示效果如图4所示。单击“OK”按钮，控制台打印出预期的调试信息。

有的读者可能注意到，我们一直没有解释下面这行代码的含义：

QMetaObject.connectSlotsByName(QObject)

事实上，它是在PyQt 5中根据信号名称自动连接到槽函数的核心代码。通过前面章节中的例子可以知道，使用pyuic5命令生成的代码中会带有这么一行代码，接下来对其进行解释。

这行代码用来将QObject中的子孙对象的某些信号按照其objectName连接到相应的槽函数。这句话读起来有些拗口，这里举个例子进行简单说明。以上面例子中的代码为例：

假设代码QtCore.QMetaObject.connectSlotsByName(self)已经执行，则下面的代码：

@QtCore.pyqtSlot()  
def on_okButton_clicked(self):
  print( "单击了OK按钮")

会被自动识别为下面的代码（注意，函数中去掉了on，因为on会受到connectSlotsByName的影响，加上on运行时会出现问题）：

def __init__(self, parent=None):
    self.okButton.clicked.connect(self.okButton_clicked)
  def okButton_clicked(self):
    print("单击了OK按钮")

这部分代码放在PyQt5/Chapter07/qt07_connSlotsByName_2.py文件中：

# -*- coding: utf-8 -*-

"""
  【简介】
  信号与槽的自动连接例子
"""

from PyQt5 import QtCore 
from PyQt5.QtWidgets import QApplication ,QWidget ,QHBoxLayout , QPushButton
import sys  

class CustWidget( QWidget ):

  def __init__(self, parent=None):
    super(CustWidget, self).__init__(parent)

    self.okButton = QPushButton("OK", self)
    #使用setObjectName设置对象名称
    self.okButton.setObjectName("okButton")    
    layout = QHBoxLayout()
    layout.addWidget(self.okButton)
    self.setLayout(layout)        
    QtCore.QMetaObject.connectSlotsByName(self)
    self.okButton.clicked.connect(self.okButton_clicked)

  def okButton_clicked(self):
    print( "单击了OK按钮")

if __name__ == "__main__":    
  app = QApplication(sys.argv)
  win = CustWidget()
  win.show()
  sys.exit(app.exec_())

运行上述代码，发现结果和图4一样。

4 信号与槽的断开和连接

有时候基于某些原因，想要临时或永久断开某个信号与槽的连接。这就是本节案例想要达到的目的。

本例文件名为PyQt5/Chapter07/qt07_signalSlot03.py，其完整代码如下：

from PyQt5.QtCore import QObject , pyqtSignal

class SignalClass(QObject):

   # 声明无参数的信号
  signal1 = pyqtSignal()

  # 声明带一个int类型参数的信号
  signal2 = pyqtSignal(int)

  def __init__(self,parent=None):
    super(SignalClass,self).__init__(parent)

    # 将信号signal1连接到sin1Call和sin2Call这两个槽函数
    self.signal1.connect(self.sin1Call)
    self.signal1.connect(self.sin2Call)

    # 将信号signal2连接到信号signal1
    self.signal2.connect(self.signal1)

    # 发射信号
    self.signal1.emit()
    self.signal2.emit(1)

    # 断开signal1、signal2信号与各槽函数的连接
    self.signal1.disconnect(self.sin1Call)
    self.signal1.disconnect(self.sin2Call)
    self.signal2.disconnect(self.signal1)

    # 将信号signal1和signal2连接到同一个槽函数sin1Call
    self.signal1.connect(self.sin1Call)
    self.signal2.connect(self.sin1Call)

    # 再次发射信号
    self.signal1.emit()
    self.signal2.emit(1)

  def sin1Call(self):
    print("signal-1 emit")

  def sin2Call(self):
    print("signal-2 emit")

if __name__ == '__main__': 
  signal = SignalClass()

运行结果如下：

signal-1 emit
signal-2 emit
signal-1 emit
signal-2 emit
signal-1 emit
signal-1 emit

5 多线程中信号与槽的使用

最简单的多线程使用方法是利用QThread函数，如下代码（见PyQt5/Chapter07/ qt07_signalSlot04.py）展示了QThread函数和信号与槽简单的结合方法。其完整代码如下：

from PyQt5.QtWidgets import QApplication ,QWidget
from PyQt5.QtCore import QThread , pyqtSignal
import sys

class Main(QWidget):
  def __init__(self, parent = None):
    super(Main,self).__init__(parent)

    # 创建一个线程实例并设置名称、变量、信号与槽
    self.thread = MyThread()
    self.thread.setIdentity("thread1")
    self.thread.sinOut.connect(self.outText)
    self.thread.setVal(6)

  def outText(self,text):
    print(text)

class MyThread(QThread):
  sinOut = pyqtSignal(str)

  def __init__(self,parent=None):
    super(MyThread,self).__init__(parent)
    self.identity = None

  def setIdentity(self,text):
    self.identity = text

  def setVal(self,val):
    self.times = int(val)
    # 执行线程的run方法
    self.start()

  def run(self):
    while self.times > 0 and self.identity:
      # 发射信号
      self.sinOut.emit(self.identity+"==>"+str(self.times))
      self.times -= 1

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

运行结果如下：

thread1==>6
thread1==>5
thread1==>4
thread1==>3
thread1==>2
thread1==>1

有时在开发程序时经常会执行一些耗时的操作，这样就会导致界面卡顿，这也是多线程的应用范围之一——为了解决这个问题，我们可以创建多线程，使用主线程更新界面，使用子线程实时处理数据，最后将结果显示到界面上。

本例中，定义了一个后台线程类BackendThread来模拟后台耗时操作，在这个线程类中定义了信号update_date。使用BackendThread线程类在后台处理数据，每秒发射一次自定义信号update_date。

在初始化窗口界面时，定义后台线程类BackendThread，并把线程类的信号update_date连接到槽函数handleDisplay()。这样后台线程每发射一次信号，就可以把最新的时间值实时显示在前台窗口的QLineEdit文本对话框中。

本例文件名为PyQt5/Chapter07/qt07_signalSlotThreaad.py，其完整代码如下：

from PyQt5.QtCore import QThread , pyqtSignal, QDateTime 
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QDialog, QLineEdit
import time
import sys

class BackendThread(QThread):
  # 通过类成员对象定义信号
  update_date = pyqtSignal(str)

  # 处理业务逻辑
  def run(self):
    while True:
      data = QDateTime.currentDateTime()
      currTime = data.toString("yyyy-MM-dd hh:mm:ss")
      self.update_date.emit( str(currTime) )
      time.sleep(1)

class Window(QDialog):
  def __init__(self):
    QDialog.__init__(self)
    self.setWindowTitle('PyQt 5界面实时更新例子')
    self.resize(400, 100)
    self.input = QLineEdit(self)
    self.input.resize(400, 100)
    self.initUI()

  def initUI(self):
    # 创建线程
    self.backend = BackendThread()
    # 连接信号
    self.backend.update_date.connect(self.handleDisplay)
    # 开始线程
    self.backend.start()

  # 将当前时间输出到文本框
  def handleDisplay(self, data):
    self.input.setText(data)

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

运行脚本，显示效果如图5所示。

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