如何在 PyQt 中实现异步数据库请求

需求

开发软件的时候不可避免要和数据库发生交互，但是有些 SQL 请求非常耗时，如果在主线程中发送请求，可能会造成界面卡顿。这篇博客将会介绍一种让数据库请求变得和前端的 ajax 请求一样简单，且不会阻塞界面的异步请求方法。

实现过程

在实现异步请求之前，需要先明确一下函数签名：

def sqlRequest(
    service: str, 
    method: str, 
    slot, 
    params: dict = None
)

各个参数的解释如下：

service: 业务名
method: 接口名
slot: 拿到数据后调用的回调函数
params: 请求参数

总体流程如下图所示，包括子界面发送请求、数据库线程处理请求、主界面调用回调函数来消费响应结果三个步骤。

信号总线

在 Qt 中，子线程无法直接更新主界面，只能发送信号通知主线程，然后在主线程中更新界面。在之前的博客《如何在 pyqt 中实现全局事件总线》介绍了信号总线的使用，通过引入信号总线，可实现任意层级的组件之间的通信。

本文的信号总线只含有两个信号，一个用来请求数据，一个用来消费数据：

class SignalBus(QObject):
    """ Signal bus """
    fetchDataSig = Signal(SqlRequest)    # 请求数据信号
    dataFetched = Signal(SqlResponse)    # 响应数据信号

    
signalBus = SignalBus()
    
    
class SqlRequest:
    """ Sql request """

    def __init__(self, service: str, method: str, slot=None, params: dict = None):
        self.service = service
        self.method = method
        self.slot = slot
        self.params = params or {}


class SqlResponse:
    """ Sql response """

    def __init__(self, data, slot):
        self.slot = slot
        self.data = data

发送请求

子界面中通过调用 sqlRequest() 函数来发起异步 SQL 请求，该函数只是将参数封装为 SqlRequest 对象，然后通过 signalBus 的 fetchDataSig 信号发送给数据库子线程：

def sqlRequest(service: str, method: str, slot=None, params: dict = None):
    """ query sql from database """
    request = SqlRequest(service, method, slot, params)
    signalBus.fetchDataSig.emit(request)

比如下图中商品类型下拉框的数据就来自于数据库：

在组件 LicenseCard 中使用下述代码就能完成数据的请求和消费（组件库参见 https://qfluentwidgets.com/zh/ ）：

from qfluentwidgets import HeaderCardWidget, ComboBox

class LicenseCard(HeaderCardWidget):
    
    def __init__(self, parent=None):
        super().__init__("许可证", parent)
        self.goodsComboBox = ComboBox(self)
        
        # 请求商品信息
        sqlRequest("goodsService", "listAll", lambda i: self.onGoodsFetched(i))

    def onGoodsFetched(self, goods: List[Goods]):
        """ 将商品信息添加到下拉框中 """
        for good in goods:
            self.goodsComboBox.addItem(good.name, userData=good)

处理请求

子线程 DatabaseThread 中维护着一个请求队列 tasks，每当收到信号总线的 fetchDataSig 信号时，就会使用反射机制将请求中携带的 service 和 method 字符串转换为数据库业务类的方法指针，并将这个指针添加到队列中等待调用。调用方法返回的数据会被封装为 SqlResponse 对象，接着通过信号总线发送给主界面。

class DatabaseThread(QThread):
    """ Database thread """

    def __init__(self, db: QSqlDatabase = None, parent=None):
        super().__init__(parent=parent)
        self.database = Database(db, self)
        self.tasks = deque()

        # 处理请求信号
        signalBus.fetchDataSig.connect(self.onFetchData)

    def run(self):
        """ 处理请求 """
        while self.tasks:
            task, request = self.tasks.popleft()
            result = task(**request.params)
            signalBus.dataFetched.emit(SqlResponse(result, request.slot))

    def onFetchData(self, request: SqlRequest):
        """ 将请求添加到队列中 """
        service = getattr(self.database, request.service)
        task = getattr(service, request.method)
        self.tasks.append((task, request))

        if not self.isRunning():
            self.start()
                

class Database(QObject):
    """ Database """

    def __init__(self, db: QSqlDatabase = None, parent=None):
        super().__init__(parent=parent)
        self.orderService = OrderService(db)
        self.userService = UserService(db)
        self.goodsService = GoodsService(db)

处理响应结果

主界面中只需将信号总线的 dataFetched 信号连接槽函数，然后在槽函数中对取出 response 对象中的数据，并调用回调函数来消费数据即可：

from qfluentwidgets import MSFluentWindow

class MainWindow(MSFluentWindow):
    """ 主界面 """
    
    def __init__(self):
        super().__init__()
        
        # 处理响应结果
        signalBus.dataFetched.connect(self.onDataFetched)

    def onDataFetched(self, response: SqlResponse):
        if response.slot:
            response.slot(response.data)