多线程之哲学家进餐问题

问题描述：一圆桌前坐着5位哲学家，两个人中间有一只筷子，桌子中央有面条。哲学家思考问题，当饿了的时候拿起左右两只筷子吃饭，必须拿到两只筷子才能吃饭。上述问题会产生死锁的情况，当5个哲学家都拿起自己右手边的筷子，准备拿左手边的筷子时产生死锁现象。

解决办法：

　　1、添加一个服务生，只有当经过服务生同意之后才能拿筷子，服务生负责避免死锁发生。

　　2、每个哲学家必须确定自己左右手的筷子都可用的时候，才能同时拿起两只筷子进餐，吃完之后同时放下两只筷子。

　　3、规定每个哲学家拿筷子时必须拿序号小的那只，这样最后一位未拿到筷子的哲学家只剩下序号大的那只筷子，不能拿起，剩下的这只筷子就可以被其他哲学家使用，避免了死锁。这种情况不能很好的利用资源。

public class PhilosopherQuestion {

    public static void main(String []args){
        Fork fork = new Fork();
        new Philosopher("0",fork).start();
        new Philosopher("1",fork).start();
        new Philosopher("2",fork).start();
        new Philosopher("3",fork).start();
        new Philosopher("4",fork).start();
    }
}

/**
 * 每个哲学家相当于一个线程
 */
class Philosopher extends Thread{
    private String name;
    private Fork fork;
    public Philosopher(String name,Fork fork){
        super(name);
        this.name=name;
        this.fork=fork;
    }

    public void run(){
        while(true){
            thinking();         //模拟思考
            fork.takeFork();    //尝试获取左右两支筷子，吃饭
            eating();           //模拟吃饭
            fork.putFork();     //释放资源，唤醒阻塞的哲学家
        }
    }

    /**
     * 模拟吃饭
     */
    public void eating(){
        System.out.println("I am Eating:" + name);
        try {
            sleep(1000);//模拟吃饭，占用一段时间资源
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 思考
     */
    public void thinking(){
        System.out.println("I am Thinking:" + name);
        try {
            sleep(1000);//模拟思考
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class Fork{
    //5只筷子，初始为都未被用
    private boolean[] used={false,false,false,false,false,false};

    /**
     * 只有当左右手的筷子都未被使用时，才允许获取筷子，且必须同时获取左右手筷子
     */
    public synchronized void takeFork(){
        String name = Thread.currentThread().getName();
        int i = Integer.parseInt(name);
        while(used[i]||used[(i+1)%5]){      //两者任意个为true，则为占用，等待
            try {
                wait();    //如果左右手有一只正被使用，等待
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        used[i]= true;
        used[(i+1)%5]=true;
    }

    /**
     * 必须同时释放左右手的筷子
     */
    public synchronized void putFork(){
        String name = Thread.currentThread().getName();
        int i = Integer.parseInt(name);

        used[i]= false;
        used[(i+1)%5]=false;
        notifyAll();    //唤醒其他线程
    }
}

测试结果如下：

I am Thinking:0
I am Thinking:1
I am Thinking:2
I am Thinking:3
I am Thinking:4
I am Eating:0
I am Eating:2
I am Thinking:2
I am Eating:4
I am Eating:1
I am Thinking:0
I am Thinking:1
I am Eating:2
I am Eating:0
I am Thinking:4
I am Thinking:2
I am Eating:3
I am Eating:1
I am Thinking:0

...................................

可以看到，上述的方案可以避免哲学家进餐出现死锁的问题，每次进餐都最多只允许是两个不相邻的哲学家，座位不相邻！

多线程之哲学家进餐问题

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