OS学习笔记——哲学家进餐问题



问题可以描述为:五个哲学家一生都在思考和进餐中度过。吃饭的时候必须拿起两侧的筷子,吃完就放下。是否能编写程序且不产生死锁?


最直接的解法

int N = 5;
Philosopher(int i)
{
 while(TRUE){
  thinking;
  take_chop(i);
  take_chop(i+1 % N);
  eating;
  put_chop(i);
  put_chop(i + 1 % N);
 }
}

但是这种解法中,如果五位哲学家同时拿起左筷子,每个人都在等待右边的人吃完放下筷子给自己,这种状态僵持下去,导致长期饥饿。


使用一个互斥信号量对调用thinking之后的五个语句进行保护。在开始拿筷子之前,哲学家i对互斥信号量mutex执行P操作,这样等他拿起i号筷子时,其他哲学家将不能同时拿任何一根筷子。此时该哲学家试图拿起第i+1号筷子,如果该筷子空闲,i号哲学家就拿起它进餐,进餐完毕放下两根筷子并执行V操作。这种方法虽然避免了死锁和饥饿,但并发度很低,一个时刻只允许一个哲学家进餐。实际上五个筷子可以最多保证两个哲学家进餐。


再使用一个数组state来跟踪每个哲学家的当前状态(思考进餐或饥饿)

代码如下:

int N = 5;

int Left = i ,Right = (i+1)%N;//左右邻居的编号

int Thinking = 0,Hungry = 1,Eating = 2;

int state[N];

semaphore mutex = 1;//互斥信号量

semaphore s[N];//s[i]是哲学家i对应的信号量

Philosopher(int i)
{
 while(TRUE){
  thinking;
  take_chop(i);
  eating;
  put_chop(i);
 }
|

take_chop(int i)
{
 P(mutex);
 State[i] = Hungry;
 test(i);//测试两根筷子是否能拿起
 V(mutex);//退出临界区
 P(s[i]);//测试筷子是否成功拿起,不成功就阻塞
}

put_chop(int i)
{
 P(mutex);//进入临界区,其他人不能对筷子操作
 State[i] = Thinking;//完成就餐,恢复思考
 test(Left);//检测左邻居是否能够进餐
 test(Right);//检测右邻居是否能够进餐
 V(mutex);
}

test(int i)
{
 //若第i个哲学家当前状态是饥饿,且左右邻居都不是进餐状态,则当前哲学家可以进餐,拿起左右筷子,否则不作操作
 if(State[i] == Hungry && State[Left] != Eating && State[Right] != Eating){
  State[i] = Eating;
  V(s[i]);
 }
}








猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/Serenity0614/article/details/78771871