【操作系统】Dijkstra提出的经典的同步问题——哲学家进餐问题

问题描述

一张圆桌上坐着5名哲学家，每两个哲学家之间的桌上摆一根筷子，桌子的中间是一碗米饭。哲学家们倾注毕生的精力用于思考和进餐，哲学家在思考时，并不影响他人。只有当哲学家饥饿时，才试图拿起左、右两根筷子（一根一根地拿起）。如果筷子已在他人手上，则需等待。饥饿的哲学家只有同时拿起两根筷子才可以开始进餐，当进餐完毕后，放下筷子继续思考。

题目解析

方案一

可以对哲学家进程施加一些限制条件，比如最多允许四个哲学家同时进餐。这样可以保证至少有一个哲学家是可以拿到左右两只筷子的。

semaphore chopstick[5] = {
    
    1, 1, 1, 1, 1};
semaphore people = 4;

Pi(){
    
    
 while(1){
    
    
	 P(people);
     P(chopstick[i]);
     P(chopstick[(i + 1) % 5]);
     吃饭...
     V(chopstick[i]);
     V(chopstick[(i + 1) % 5]);
     V(people);
     思考...
 }   
}

方案二

要求奇数号哲学家先拿左边的筷子，然后再拿右边的筷子，而偶数号哲学家刚好相反。用这种方法可以保证如果相邻的两个奇偶号哲学家都想吃饭，那么只会有其中一个可以拿起第一只筷子，另一个会直接阻塞。这就避免了占有一支后再等待另一只的情况。

semaphore chopstick[5] = {
    
    1, 1, 1, 1, 1};

Pi(){
    
    
 while(1){
    
    
     if(i % 2 == 0){
    
    
         P(chopstick[i]);
         P(chopstick[(i + 1) % 5]);
     }else{
    
    
         P(chopstick[(i + 1) % 5]);
         P(chopstick[i]);
     }
     吃饭...
     V(chopstick[i]);
     V(chopstick[(i + 1) % 5]);
     思考...
 }   
}

方案三

仅当一个哲学家左右两只筷子都可用时才允许他抓起筷子。

semaphore chopstick[5] = {
    
    1, 1, 1, 1, 1};
semaphore mutex = 1;

Pi(){
    
    
 while(1){
    
    
     P(mutex);
     P(chopstick[i]);
     P(chopstick[(i + 1) % 5]);
     V(mutex);
     吃饭...
     V(chopstick[i]);
     V(chopstick[(i + 1) % 5]);
     思考...
 }   
}
  V(chopstick[i]);
     V(chopstick[(i + 1) % 5]);
     思考...
 }   
}