python GUI库图形界面开发之PyQt5信号与槽机制、自定义信号基础介绍
信号和槽机制是 QT 的核心机制，要精通 QT 编程就必须对信号和槽有所了解。信号和槽是一种高级接口，应用于对象之间的通信，它是 QT 的核心特性，也是 QT 区别于其它工具包的重要地方。
在linux、windows等 GUI 工具包中，GUI组件都会注册回调函数用于处理组件所触发的动作，通常是注册对应的函数的函数指针。在之前关于Button的文章中提到了信号与槽的机制的使用，通过该机制可以很好的将组件的信号（如button的clocked、toggled、pressed等）和处理该信号的槽关联起来。通过 信号与槽机制，能够让我们很简洁和快速的来完成相关的功能。
信号和槽是用来在对象间传递数据的方法：当一个特定事件发生的时候，signal会被emit出来，slot调用是用来响应相应的signal的。Qt中对象已经包含了许多预定义的 signal（基本组件都有各自特有的预定义的信号），根据使用的场景我们可以添加新的signal。Qt的对象中已经包含了许多预定义的槽函数，但我们也根据使用的场景添加新的槽函数。
信号
当对象的状态发生改变的时候，信号就由该对象发射 (emit) 出去。当一个信号被发射(emit)时候，与其关联的槽函数被立刻执行。其中该对象只负责发送信号，发射该信号的对象并不知道是那个对象在接收这个信号。这样保证了对象与对象之间的低耦合。
如果存在信号和多个槽函数相关联的时候，当信号被发射时，这些槽的执行顺序将会是随机的、不确定的。
槽
用于接受信号，而且槽只是普通的对象成员函数。当和槽连接的信号被发射时，槽会被调用。一个槽并不知道是否有任何信号与自己相连接。
信号和槽的绑定
通过调用 QObject 对象的 connect 函数来将某个对象的信号与另外一个对象的槽函数相关联，这样当发射者发射信号时，接收者的槽函数将被调用。该函数的定义如下：：
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.
当信号与槽没有必要继续保持关联时，我们可以使用 disconnect 函数来断开连接。其定义如下：
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.
信号和槽的特点
1、一个信号可以连接到多个槽；
当信号发出后，槽函数都会被调用，但是调用的顺序是随机的，不确定的。
self.slider.valueChanged.connect(self.pBar.setValue)
self.slider.valueChanged.connect(self.lcdNumber.display)
QSlider数据的变化同时绑定在setValue()和display()两个槽上。
2、多个信号可以连接到同一个槽；
其中任何一个信号发出，槽函数都会被执行。
self.buttonOn.clicked.connect(self.showMessage)
self.buttonOff.clicked.connect(self.showMessage)
showMessage()同时绑定在两个button的clicked信号上
3、信号的参数可以是任何的Python类型；
如list，dict等python独有的类型。自定义信号的时候举例说明。
4、信号和槽的连接可以被移除；
比如断开某个特定信号的关联。
self.buttonOn.clicked.connect(self.showMessage)
5、信号可以和另外一个信号进行关联；
第一个信号发出后，第二个信号也同时发送。比如关闭系统的信号发出之后，同时会发出保存数据的信号。
代码示例：
关于信号和槽的式样代码如下：
#-*- 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("运行样本")
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("保存状态：")
self.saveLabel = QLabel()
self.label2 = QLabel("运行状态：")
self.runLabel = QLabel()
self.buttonSave = QPushButton("保存")
self.buttonRun = QPushButton("运行")
self.buttonStop = QPushButton("停止")
self.buttonDisconnect = QPushButton("解除关联")
self.buttonConnect = QPushButton("绑定关联")
controlsLayout.addWidget(self.label1,0,0)
controlsLayout.addWidget(self.saveLabel,0,1)
controlsLayout.addWidget(self.label2,1,0)
controlsLayout.addWidget(self.runLabel,1,1)
controlsLayout.addWidget(self.buttonSave,2,0)
controlsLayout.addWidget(self.buttonRun,2,1)
controlsLayout.addWidget(self.buttonStop,2,2)
controlsLayout.addWidget(self.buttonDisconnect,3,0)
controlsLayout.addWidget(self.buttonConnect,3,1)
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, 500, 180)
self.setWindowTitle('信号和槽')
def showMessage(self):
if self.sender().text() == "保存":
self.saveLabel.setText("Saved")
elif self.sender().text() == "运行":
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_())
程序运行的结果：
控件说明：
| 控件类型 | 控件名称 | 作用 |
|---|---|---|
| QLCDNumber | lcdNumber | 显示slider滑动之后的数据 |
| QProgressBar | pBar | 显示slider滑动之后的数据(百分比数据) |
| QSlider | slider | 滑动块调整数据 |
| QPushButton | buttonSave | 在saveLabel显示保存的状态”Saved” |
| QPushButton | buttonRun | 在runLabel显示运行的状态”Running” |
| QPushButton | buttonDisconnect | 解除slider.valueChanged信号的绑定 |
| QPushButton | buttonConnect | 连接slider.valueChanged信号的绑定 |
| QPushButton | buttonStop | 清除saveLabel和runLabel的信息 |
示例说明：
程序样本运行的界面逻辑，先设定运行的程序样本数量，然后先保存后运行的逻辑状态。通过slider的滑动来改变progressBar和LCD的显示数据；“保存”按钮保存运行的样本；“运行”按钮运行程序样本；“解除关联”解除slider.valueChanged信号的绑定，此时slider的滑动，不会改变progressBar和LCD的显示
示例说明：
L22~30：
self.controlsGroup = QGroupBox("运行样本")
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)
实例化一个QGroupBox，在其中添加QSlider，QProgressBar，QLCDNumber控件。
L32~41:
controlsLayout = QGridLayout()
self.label1 = QLabel("保存状态：")
.....
self.buttonDisconnect = QPushButton("解除关联")
self.buttonConnect = QPushButton("绑定关联")
实例化，界面中右半部分的控件。
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进行绑定。
1、一个信号绑定多个槽：
self.slider.valueChanged.connect(self.pBar.setValue)
self.slider.valueChanged.connect(self.lcdNumber.display)
slider控件的valueChanged信号，同时与QProgressBar的setValue()，QLCDNumber的display()槽函数绑定，当valueChanged信号触发的时候，这两个槽函数均会被调用。
2、多个信号绑定到一个槽：
self.buttonSave.clicked.connect(self.showMessage)
self.buttonRun.clicked.connect(self.showMessage)
buttonSave和buttonRun这两个对象的clicked信号，同时绑定到showMessage()这个槽函数。无论哪一个信号被触发，showMessage()这个槽函数均会被调用。
3、信号和槽的连接可以被移除：
self.buttonDisconnect.clicked.connect(self.unbindConnection)
当buttonDisconnect信号触发之后，与其关联的槽函数unbindConnection()中就会执行disconnect()方法,如下：
def unbindConnection(self): self.slider.valueChanged.disconnect()
其中执行disconnect()的时候可以指定解除与某个特定的slot槽的关联，比如self.slider.valueChanged.disconnect(self.pBar.setValue)，此时解除和QProgressBar的setValue()的关联；或者不指定，在不指定slot的场景下这样将解除和这个信号所有关联的槽。
4、信号与信号的关联：
self.buttonRun.clicked.connect(self.buttonSave.clicked)
在示例说明中提到，在运行之前要对样本进行保存，所以为了保证运行的时候执行了保存的操作，所以将buttonRun.clicked信号和buttonSave.clicked信号关联起来。
示例中在没有执行“保存”（buttonSave）的时候，执行“运行”（buttonRun），此时由于两个对象的clicked信号已经关联，所以buttonSave的clicked同样会执行。
PyQt5自定义信号
PyQt5已经自动定义了很多QT内建的信号。但是在实际的使用中为了灵活使用信号与槽机制，我们可以根据需要自定义signal。可以使用pyqtSignal()方法定义新的信号，新的信号作为类的属性。
自定义signal说明：
pyqtSignal()方法原型（PyQt官网的定义）：
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
新的信号应该定义在QObject的子类中。新的信号必须作为定义类的一部分，不允许将信号作为类的属性在类定义之后通过动态的方式进行添加。通过这种方式新的信号才能自动的添加到QMetaObject类中。这就意味这新定义的信号将会出现在Qt Designer，并且可以通过QMetaObject API实现内省。
通过下面的例子，了解一下关于signal的定义：
from PyQt5.QtCore import QObject, pyqtSignal class NewSignal(QObject): # 定义了一个“closed”信号，该信号没有参数据 closed= pyqtSignal() # 定义了一个"range_changed"信号，该信号有两个int类型的参数 range_changed = pyqtSignal(int, int, name='rangeChanged')
自定义信号的发射，通过emit()方法类实现，具体参见该函数的原型：
emit(*args)
Parameters: args – the optional sequence of arguments to pass to any connected slots.
通过下面的例子，了解一下关于emit()的使用：
from PyQt5.QtCore import QObject, pyqtSignal
class NewSignal(QObject):
# 一个valueChanged的信号，该信号没有参数.
valueChanged = pyqtSignal()
def connect_and_emit_valueChanged(self):
# 绑定信号和槽函数
self.valueChanged.connect(self.handle_valueChanged)
# 发射信号.
self.trigger.emit()
def handle_valueChanged(self):
print("trigger signal received")
示例说明：
自定义信号的一般流程如下：
- 定义信号
- 定义槽函数
- 绑定信号和槽
- 发射信号
通过代码示例来了解一下信号的自定义过程：
#-*- coding:utf-8 -*-
'''
defined Signal
'''
__author__ = 'Tony Zhu'
import sys
from PyQt5.QtCore import pyqtSignal, QObject, Qt, pyqtSlot
from PyQt5.QtWidgets import QWidget, QApplication, QGroupBox, QPushButton, QLabel, QCheckBox, QSpinBox, QHBoxLayout, QComboBox, QGridLayout
class SignalEmit(QWidget):
helpSignal = pyqtSignal(str)
printSignal = pyqtSignal(list)
#声明一个多重载版本的信号，包括了一个带int和str类型参数的信号，以及带str参数的信号
previewSignal = pyqtSignal([int,str],[str])
def __init__(self):
super().__init__()
self.initUI()
def initUI(self):
self.creatContorls("打印控制：")
self.creatResult("操作结果：")
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("打印")
self.previewButton = QPushButton("预览")
numberLabel = QLabel("打印份数：")
pageLabel = QLabel("纸张类型：")
self.previewStatus = QCheckBox("全屏预览")
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, 0)
controlsLayout.addWidget(self.numberSpinBox, 0, 1)
controlsLayout.addWidget(pageLabel, 0, 2)
controlsLayout.addWidget(self.styleCombo, 0, 3)
controlsLayout.addWidget(self.printButton, 0, 4)
controlsLayout.addWidget(self.previewStatus, 3, 0)
controlsLayout.addWidget(self.previewButton, 3, 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: "+"份数："+ str(list[0]) +" 纸张："+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_())
运行该函数之后的效果如下：
示例说明：
通过一个模拟打印的界面来详细说明一下关于信号的自定义，在打印的时候可以设定打印的分数，纸张类型，触发“打印”按钮之后，将执行结果显示到右侧；通过全屏预览QCheckBox来选择是否通过全屏模式进行预览，将执行结果显示到右侧。
通过点击F1快捷键，可以显示helpMessage信息。
代码分析：
L12~15：
helpSignal = pyqtSignal(str) printSignal = pyqtSignal(list) #声明一个多重载版本的信号，包括了一个带int和str类型参数的信号，以及带str参数的信号 previewSignal = pyqtSignal([int,str],[str])
通过pyqtSignal()定义了三个信号，helpSignal ，printSignal ，previewSignal 。其中：
- helpSignal 为str参数类型的信号；
- printSignal 为list参数类型的信号；
- previewSignal为一个多重载版本的信号，包括了一个带int和str类型参数的信号，以及str类行的参数。
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)
绑定信号和槽；着重说明一下多重载版本的信号的绑定，previewSignal有两个版本previewSignal(str)，previewSignal(int,str)。由于存在两个版本，从因此在绑定的时候需要显式的指定信号和槽的绑定关系。
具体如下：
self.previewSignal[str].connect(self.previewPaper)
self.previewSignal[int,str].connect(self.previewPaperWithArgs)
其中[str]参数的previewSignal信号绑定previewPaper();[int,str]的previewSignal信号绑定previewPaperWithArgs()
L72~76:
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")
多重载版本的信号的发射也需要制定对应发射的版本，类似同信号的版定。
L78~82：
def emitPrintSignal(self):
pList = []
pList.append(self.numberSpinBox.value ())
pList.append(self.styleCombo.currentText())
self.printSignal.emit(pList)
如代码中所示，在信号发射的时候可以传递python数据类型的参数，在本例中传递list类型的参数pList.
L93~96：
def keyPressEvent(self, event):
if event.key() == Qt.Key_F1:
self.helpSignal.emit("help message")
通过复写keyPressEvent()方法，将F1快捷键进行功能的拓展。在windows的大部分应用，我们都会使用一些快捷键来快速的完成某些特定的功能。比如F1键，会快速调出帮助界面。那我们就可以复写keyPressEvent()方法来模拟发送所需的信号，来完成我们的对应任务.
注意事项：
- 自定义的信号在init()函数之前定义；
- 自定义型号可以传递，str、int、list、object、float、tuple、dict等很多类型的参数；
- 注意signal和slot的调用逻辑，避免signal和slot之间出现死循环。如在slot方法中继续发射该信号；
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