python GUI庫圖形介面開發之PyQt5訊號與槽機制、自定義訊號基礎介紹

阿新 • • 發佈：2020-02-26

訊號和槽機制是 QT 的核心機制，要精通 QT 程式設計就必須對訊號和槽有所瞭解。訊號和槽是一種高階介面，應用於物件之間的通訊，它是 QT 的核心特性，也是 QT 區別於其它工具包的重要地方。

在linux、windows等 GUI 工具包中，GUI元件都會註冊回撥函式用於處理元件所觸發的動作，通常是註冊對應的函式的函式指標。在之前關於Button的文章中提到了訊號與槽的機制的使用，通過該機制可以很好的將元件的訊號（如button的clocked、toggled、pressed等）和處理該訊號的槽關聯起來。通過訊號與槽機制，能夠讓我們很簡潔和快速的來完成相關的功能。

訊號和槽是用來在物件間傳遞資料的方法：當一個特定事件發生的時候，signal會被emit出來，slot呼叫是用來響應相應的signal的。Qt中物件已經包含了許多預定義的 signal（基本元件都有各自特有的預定義的訊號），根據使用的場景我們可以新增新的signal。Qt的物件中已經包含了許多預定義的槽函式，但我們也根據使用的場景新增新的槽函式。

訊號

當物件的狀態發生改變的時候，訊號就由該物件發射 (emit) 出去。當一個訊號被髮射(emit)時候，與其關聯的槽函式被立刻執行。其中該物件只負責傳送訊號，發射該訊號的物件並不知道是那個物件在接收這個訊號。這樣保證了物件與物件之間的低耦合。

如果存在訊號和多個槽函式相關聯的時候，當訊號被髮射時，這些槽的執行順序將會是隨機的、不確定的。

槽

用於接受訊號，而且槽只是普通的物件成員函式。當和槽連線的訊號被髮射時，槽會被呼叫。一個槽並不知道是否有任何訊號與自己相連線。

訊號和槽的繫結

通過呼叫 QObject 物件的 connect 函式來將某個物件的訊號與另外一個物件的槽函式相關聯，這樣當發射者發射訊號時，接收者的槽函式將被呼叫。該函式的定義如下：：

connect(slot[,type=PyQt5.QtCore.Qt.AutoConnection[,no_receiver_check=False]])

Parameters:

slot – the slot to connect to,either a Python callable or another bound signal.

type – the type of the connection to make.

no_receiver_check – suppress the check that the underlying C++ receiver instance still exists and deliver the signal anyway.

當訊號與槽沒有必要繼續保持關聯時，我們可以使用 disconnect 函式來斷開連線。其定義如下：

disconnect([slot])

Parameters: slot – the optional slot to disconnect from,either a Python callable or another bound signal. If it is omitted then all slots connected to the signal are disconnected.

訊號和槽的特點

1、一個訊號可以連線到多個槽；

當訊號發出後，槽函式都會被呼叫，但是呼叫的順序是隨機的，不確定的。

self.slider.valueChanged.connect(self.pBar.setValue)

self.slider.valueChanged.connect(self.lcdNumber.display)

QSlider資料的變化同時繫結在setValue()和display()兩個槽上。

2、多個訊號可以連線到同一個槽；

其中任何一個訊號發出，槽函式都會被執行。

self.buttonOn.clicked.connect(self.showMessage)

self.buttonOff.clicked.connect(self.showMessage)

showMessage()同時繫結在兩個button的clicked訊號上

3、訊號的引數可以是任何的Python型別；

如list，dict等python獨有的型別。自定義訊號的時候舉例說明。

4、訊號和槽的連線可以被移除；

比如斷開某個特定訊號的關聯。

self.buttonOn.clicked.connect(self.showMessage)

5、訊號可以和另外一個訊號進行關聯；

第一個訊號發出後，第二個訊號也同時傳送。比如關閉系統的訊號發出之後，同時會發出儲存資料的訊號。

程式碼示例：

關於訊號和槽的式樣程式碼如下：

#-*- coding:utf-8 -*-
'''
Signal & Slot
'''
__author__ = 'Tony Zhu'

import sys
from PyQt5.QtCore import Qt
from PyQt5.QtWidgets import (QWidget,QLCDNumber,QSlider,QGridLayout,QLabel,QHBoxLayout,QGroupBox,QVBoxLayout,QApplication,QProgressBar,QPushButton,QMessageBox)


class SignalSlot(QWidget):

  def __init__(self):
    super(SignalSlot,self).__init__()   
    self.initUI()


  def initUI(self):

    self.controlsGroup = QGroupBox("執行樣本")
    self.lcdNumber = QLCDNumber(self)
    self.slider = QSlider(Qt.Horizontal,self)
    self.pBar = QProgressBar(self)
    vbox = QVBoxLayout()
    vbox.addWidget(self.pBar)
    vbox.addWidget(self.lcdNumber)
    vbox.addWidget(self.slider)
    self.controlsGroup.setLayout(vbox)

    controlsLayout = QGridLayout()
    self.label1 = QLabel("儲存狀態：")
    self.saveLabel = QLabel()
    self.label2 = QLabel("執行狀態：")
    self.runLabel = QLabel()
    self.buttonSave = QPushButton("儲存")
    self.buttonRun = QPushButton("執行")
    self.buttonStop = QPushButton("停止")
    self.buttonDisconnect = QPushButton("解除關聯")
    self.buttonConnect = QPushButton("繫結關聯")

    controlsLayout.addWidget(self.label1,0)
    controlsLayout.addWidget(self.saveLabel,1)
    controlsLayout.addWidget(self.label2,1,0)
    controlsLayout.addWidget(self.runLabel,1)
    controlsLayout.addWidget(self.buttonSave,2,0)
    controlsLayout.addWidget(self.buttonRun,1)
    controlsLayout.addWidget(self.buttonStop,2)
    controlsLayout.addWidget(self.buttonDisconnect,3,0)
    controlsLayout.addWidget(self.buttonConnect,1)

    layout = QHBoxLayout()
    layout.addWidget(self.controlsGroup)
    layout.addLayout(controlsLayout)
    self.setLayout(layout)

    self.buttonRun.clicked.connect(self.buttonSave.clicked)
    self.slider.valueChanged.connect(self.pBar.setValue)
    self.slider.valueChanged.connect(self.lcdNumber.display)
    self.buttonSave.clicked.connect(self.showMessage)
    self.buttonRun.clicked.connect(self.showMessage)
    self.buttonDisconnect.clicked.connect(self.unbindConnection)
    self.buttonConnect.clicked.connect(self.bindConnection)
    self.buttonStop.clicked.connect(self.stop)

    self.setGeometry(300,500,180)
    self.setWindowTitle('訊號和槽')

  def showMessage(self):
    if self.sender().text() == "儲存":
      self.saveLabel.setText("Saved")
    elif self.sender().text() == "執行":
      self.saveLabel.setText("Saved")
      self.runLabel.setText("Running")

  def unbindConnection(self):
    self.slider.valueChanged.disconnect()
  def bindConnection(self):
    self.slider.valueChanged.connect(self.pBar.setValue)
    self.slider.valueChanged.connect(self.lcdNumber.display)
  def stop(self):
    self.saveLabel.setText("")
    self.runLabel.setText("")

if __name__ == '__main__':

  app = QApplication(sys.argv)
  ex = SignalSlot()
  ex.show()
  sys.exit(app.exec_())

程式執行的結果：

python GUI庫圖形介面開發之PyQt5訊號與槽機制、自定義訊號基礎介紹

控制元件說明：

控制元件型別	控制元件名稱	作用
QLCDNumber	lcdNumber	顯示slider滑動之後的資料
QProgressBar	pBar	顯示slider滑動之後的資料(百分比資料)
QSlider	slider	滑動塊調整資料
QPushButton	buttonSave	在saveLabel顯示儲存的狀態”Saved”
QPushButton	buttonRun	在runLabel顯示執行的狀態”Running”
QPushButton	buttonDisconnect	解除slider.valueChanged訊號的繫結
QPushButton	buttonConnect	連線slider.valueChanged訊號的繫結
QPushButton	buttonStop	清除saveLabel和runLabel的資訊

示例說明：

程式樣本執行的介面邏輯，先設定執行的程式樣本數量，然後先儲存後執行的邏輯狀態。通過slider的滑動來改變progressBar和LCD的顯示資料；“儲存”按鈕儲存執行的樣本；“執行”按鈕執行程式樣本；“解除關聯”解除slider.valueChanged訊號的繫結，此時slider的滑動，不會改變progressBar和LCD的顯示

示例說明：

L22~30：

self.controlsGroup = QGroupBox("執行樣本")
self.lcdNumber = QLCDNumber(self)
self.slider = QSlider(Qt.Horizontal,self)
self.pBar = QProgressBar(self)
vbox = QVBoxLayout()
vbox.addWidget(self.pBar)
vbox.addWidget(self.lcdNumber)
vbox.addWidget(self.slider)
self.controlsGroup.setLayout(vbox)

例項化一個QGroupBox，在其中新增QSlider，QProgressBar，QLCDNumber控制元件。

L32~41:

controlsLayout = QGridLayout()
self.label1 = QLabel("儲存狀態：")

.....

self.buttonDisconnect = QPushButton("解除關聯")
self.buttonConnect = QPushButton("繫結關聯")

例項化，介面中右半部分的控制元件。

L58~65:

self.buttonRun.clicked.connect(self.buttonSave.clicked)
self.slider.valueChanged.connect(self.pBar.setValue)
self.slider.valueChanged.connect(self.lcdNumber.display)
self.buttonSave.clicked.connect(self.showMessage)
self.buttonRun.clicked.connect(self.showMessage)
self.buttonDisconnect.clicked.connect(self.unbindConnection)
self.buttonConnect.clicked.connect(self.bindConnection)
self.buttonStop.clicked.connect(self.stop)

signal和slot進行繫結。

1、一個訊號繫結多個槽：

self.slider.valueChanged.connect(self.pBar.setValue)

self.slider.valueChanged.connect(self.lcdNumber.display)

slider控制元件的valueChanged訊號，同時與QProgressBar的setValue()，QLCDNumber的display()槽函式繫結，當valueChanged訊號觸發的時候，這兩個槽函式均會被呼叫。

2、多個訊號繫結到一個槽：

self.buttonSave.clicked.connect(self.showMessage)

self.buttonRun.clicked.connect(self.showMessage)

buttonSave和buttonRun這兩個物件的clicked訊號，同時繫結到showMessage()這個槽函式。無論哪一個訊號被觸發，showMessage()這個槽函式均會被呼叫。

3、訊號和槽的連線可以被移除：

self.buttonDisconnect.clicked.connect(self.unbindConnection)

當buttonDisconnect訊號觸發之後，與其關聯的槽函式unbindConnection()中就會執行disconnect()方法,如下：

def unbindConnection(self):
self.slider.valueChanged.disconnect()

其中執行disconnect()的時候可以指定解除與某個特定的slot槽的關聯，比如self.slider.valueChanged.disconnect(self.pBar.setValue)，此時解除和QProgressBar的setValue()的關聯；或者不指定，在不指定slot的場景下這樣將解除和這個訊號所有關聯的槽。

4、訊號與訊號的關聯：

self.buttonRun.clicked.connect(self.buttonSave.clicked)

在示例說明中提到，在執行之前要對樣本進行儲存，所以為了保證執行的時候執行了儲存的操作，所以將buttonRun.clicked訊號和buttonSave.clicked訊號關聯起來。

示例中在沒有執行“儲存”（buttonSave）的時候，執行“執行”（buttonRun），此時由於兩個物件的clicked訊號已經關聯，所以buttonSave的clicked同樣會執行。

PyQt5自定義訊號

PyQt5已經自動定義了很多QT內建的訊號。但是在實際的使用中為了靈活使用訊號與槽機制，我們可以根據需要自定義signal。可以使用pyqtSignal()方法定義新的訊號，新的訊號作為類的屬性。

自定義signal說明：

pyqtSignal()方法原型（PyQt官網的定義）：

PyQt5.QtCore.pyqtSignal(types[,name[,revision=0[,arguments=[]]]])

Create one or more overloaded unbound signals as a class attribute.

Parameters:

types – the types that define the C++ signature of the signal. Each type may be a Python type object or a string that is the name of a C++ type. Alternatively each may be a sequence of type arguments. In this case each sequence defines the signature of a different signal overload. The first overload will be the default.

name – the name of the signal. If it is omitted then the name of the class attribute is used. This may only be given as a keyword argument.

revision – the revision of the signal that is exported to QML. This may only be given as a keyword argument.

arguments – the sequence of the names of the signal's arguments that is exported to QML. This may only be given as a keyword argument.

Return type: an unbound signal

新的訊號應該定義在QObject的子類中。新的訊號必須作為定義類的一部分，不允許將訊號作為類的屬性在類定義之後通過動態的方式進行新增。通過這種方式新的訊號才能自動的新增到QMetaObject類中。這就意味這新定義的訊號將會出現在Qt Designer，並且可以通過QMetaObject API實現內省。

通過下面的例子，瞭解一下關於signal的定義：

from PyQt5.QtCore import QObject,pyqtSignal

class NewSignal(QObject):

  # 定義了一個“closed”訊號，該訊號沒有引數據
  closed= pyqtSignal()

  # 定義了一個"range_changed"訊號，該訊號有兩個int型別的引數
  range_changed = pyqtSignal(int,int,name='rangeChanged')

自定義訊號的發射，通過emit()方法類實現，具體參見該函式的原型：

emit(*args)

Parameters: args – the optional sequence of arguments to pass to any connected slots.

通過下面的例子，瞭解一下關於emit()的使用：

from PyQt5.QtCore import QObject,pyqtSignal

class NewSignal(QObject):

  # 一個valueChanged的訊號，該訊號沒有引數.
  valueChanged = pyqtSignal()

  def connect_and_emit_valueChanged(self):
    # 繫結訊號和槽函式
    self.valueChanged.connect(self.handle_valueChanged)

    # 發射訊號.
    self.trigger.emit()

  def handle_valueChanged(self):
    print("trigger signal received")

示例說明：

自定義訊號的一般流程如下：

定義訊號
定義槽函式
繫結訊號和槽
發射訊號

通過程式碼示例來了解一下訊號的自定義過程：

#-*- coding:utf-8 -*-
'''
defined Signal
'''
__author__ = 'Tony Zhu'
import sys
from PyQt5.QtCore import pyqtSignal,QObject,Qt,pyqtSlot
from PyQt5.QtWidgets import QWidget,QCheckBox,QSpinBox,QComboBox,QGridLayout


class SignalEmit(QWidget):
  helpSignal = pyqtSignal(str)
  printSignal = pyqtSignal(list)
  #宣告一個多過載版本的訊號，包括了一個帶int和str型別引數的訊號，以及帶str引數的訊號
  previewSignal = pyqtSignal([int,str],[str])
  def __init__(self):
    super().__init__()    
    self.initUI()


  def initUI(self):      

    self.creatContorls("列印控制：")
    self.creatResult("操作結果：")

    layout = QHBoxLayout()
    layout.addWidget(self.controlsGroup)
    layout.addWidget(self.resultGroup)
    self.setLayout(layout)

    self.helpSignal.connect(self.showHelpMessage)
    self.printSignal.connect(self.printPaper)
    self.previewSignal[str].connect(self.previewPaper)
    self.previewSignal[int,str].connect(self.previewPaperWithArgs) 
    self.printButton.clicked.connect(self.emitPrintSignal)
    self.previewButton.clicked.connect(self.emitPreviewSignal)

    self.setGeometry(300,300,290,150)
    self.setWindowTitle('defined signal')
    self.show()

  def creatContorls(self,title):
    self.controlsGroup = QGroupBox(title)
    self.printButton = QPushButton("列印")
    self.previewButton = QPushButton("預覽")
    numberLabel = QLabel("列印份數：")
    pageLabel = QLabel("紙張型別：")
    self.previewStatus = QCheckBox("全屏預覽")
    self.numberSpinBox = QSpinBox()
    self.numberSpinBox.setRange(1,100)
    self.styleCombo = QComboBox(self)
    self.styleCombo.addItem("A4")
    self.styleCombo.addItem("A5")

    controlsLayout = QGridLayout()
    controlsLayout.addWidget(numberLabel,0)
    controlsLayout.addWidget(self.numberSpinBox,1)
    controlsLayout.addWidget(pageLabel,2)
    controlsLayout.addWidget(self.styleCombo,3)
    controlsLayout.addWidget(self.printButton,4)
    controlsLayout.addWidget(self.previewStatus,0)
    controlsLayout.addWidget(self.previewButton,1)
    self.controlsGroup.setLayout(controlsLayout)

  def creatResult(self,title):
    self.resultGroup = QGroupBox(title)
    self.resultLabel = QLabel("")
    layout = QHBoxLayout()
    layout.addWidget(self.resultLabel)
    self.resultGroup.setLayout(layout)

  def emitPreviewSignal(self):
    if self.previewStatus.isChecked() == True:
      self.previewSignal[int,str].emit(1080," Full Screen")
    elif self.previewStatus.isChecked() == False:
      self.previewSignal[str].emit("Preview")

  def emitPrintSignal(self):
    pList = []
    pList.append(self.numberSpinBox.value ())
    pList.append(self.styleCombo.currentText())
    self.printSignal.emit(pList)

  def printPaper(self,list):
    self.resultLabel.setText("Print: "+"份數："+ str(list[0]) +" 紙張："+str(list[1]))

  def previewPaperWithArgs(self,style,text):
    self.resultLabel.setText(str(style)+text)

  def previewPaper(self,text):
    self.resultLabel.setText(text)     

  def keyPressEvent(self,event):

    if event.key() == Qt.Key_F1:
      self.helpSignal.emit("help message")

  def showHelpMessage(self,message):
    self.resultLabel.setText(message)
    #self.statusBar().showMessage(message)


if __name__ == '__main__':

  app = QApplication(sys.argv)
  dispatch = SignalEmit()
  sys.exit(app.exec_())

執行該函式之後的效果如下：

python GUI庫圖形介面開發之PyQt5訊號與槽機制、自定義訊號基礎介紹

示例說明：

通過一個模擬列印的介面來詳細說明一下關於訊號的自定義，在列印的時候可以設定列印的分數，紙張型別，觸發“列印”按鈕之後，將執行結果顯示到右側；通過全屏預覽QCheckBox來選擇是否通過全屏模式進行預覽，將執行結果顯示到右側。

通過點選F1快捷鍵，可以顯示helpMessage資訊。

程式碼分析：

L12~15：

helpSignal = pyqtSignal(str)
printSignal = pyqtSignal(list)
#宣告一個多過載版本的訊號，包括了一個帶int和str型別引數的訊號，以及帶str引數的訊號
previewSignal = pyqtSignal([int,[str])

通過pyqtSignal()定義了三個訊號，helpSignal ，printSignal ，previewSignal 。其中：

helpSignal 為str引數型別的訊號；
printSignal 為list引數型別的訊號；
previewSignal為一個多過載版本的訊號，包括了一個帶int和str型別引數的訊號，以及str類行的引數。

L31~36：

self.helpSignal.connect(self.showHelpMessage)

self.printSignal.connect(self.printPaper)

self.previewSignal[str].connect(self.previewPaper)

self.previewSignal[int,str].connect(self.previewPaperWithArgs)

self.printButton.clicked.connect(self.emitPrintSignal)

self.previewButton.clicked.connect(self.emitPreviewSignal)

繫結訊號和槽；著重說明一下多過載版本的訊號的繫結，previewSignal有兩個版本previewSignal(str)，previewSignal(int,str)。由於存在兩個版本，從因此在繫結的時候需要顯式的指定訊號和槽的繫結關係。

具體如下：

self.previewSignal[str].connect(self.previewPaper)

self.previewSignal[int,str].connect(self.previewPaperWithArgs)

其中[str]引數的previewSignal訊號繫結previewPaper();[int,str]的previewSignal訊號繫結previewPaperWithArgs()

L72~76:

  def emitPreviewSignal(self):
    if self.previewStatus.isChecked() == True:
      self.previewSignal[int," Full Screen")
    elif self.previewStatus.isChecked() == False:
      self.previewSignal[str].emit("Preview")

多過載版本的訊號的發射也需要制定對應發射的版本，類似同訊號的版定。

L78~82：

  def emitPrintSignal(self):
    pList = []
    pList.append(self.numberSpinBox.value ())
    pList.append(self.styleCombo.currentText())
    self.printSignal.emit(pList)

如程式碼中所示，在訊號發射的時候可以傳遞python資料型別的引數，在本例中傳遞list型別的引數pList.

L93~96：

  def keyPressEvent(self,event):
    if event.key() == Qt.Key_F1:
      self.helpSignal.emit("help message")

通過複寫keyPressEvent()方法，將F1快捷鍵進行功能的拓展。在windows的大部分應用，我們都會使用一些快捷鍵來快速的完成某些特定的功能。比如F1鍵，會快速調出幫助介面。那我們就可以複寫keyPressEvent()方法來模擬傳送所需的訊號，來完成我們的對應任務.

注意事項：

自定義的訊號在init()函式之前定義；
自定義型號可以傳遞，str、int、list、object、float、tuple、dict等很多型別的引數；
注意signal和slot的呼叫邏輯，避免signal和slot之間出現死迴圈。如在slot方法中繼續發射該訊號；

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訊號

槽

訊號和槽的繫結

訊號和槽的特點

1、一個訊號可以連線到多個槽；

2、多個訊號可以連線到同一個槽；

3、訊號的引數可以是任何的Python型別；

4、訊號和槽的連線可以被移除；

5、訊號可以和另外一個訊號進行關聯；

signal和slot進行繫結。

1、一個訊號繫結多個槽：

2、多個訊號繫結到一個槽：

3、訊號和槽的連線可以被移除：

4、訊號與訊號的關聯：

PyQt5自定義訊號

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訊號

槽

訊號和槽的繫結

訊號和槽的特點

1、一個訊號可以連線到多個槽；

2、多個訊號可以連線到同一個槽；

3、訊號的引數可以是任何的Python型別；

4、訊號和槽的連線可以被移除；

5、訊號可以和另外一個訊號進行關聯；

signal和slot進行繫結。

1、一個訊號繫結多個槽：

2、多個訊號繫結到一個槽：

3、訊號和槽的連線可以被移除：

4、訊號與訊號的關聯：

PyQt5自定義訊號

自定義signal說明：

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