先决条件– 流程同步, 信号量, 使用监视器的餐饮哲学家解决方案
餐饮哲学家的问题–用餐哲学家问题指出, K位哲学家坐在圆桌旁, 每对哲学家之间有一根筷子。每个哲学家之间只有一根筷子。如果一个哲学家可以拿起他旁边的两根筷子, 他可能会吃东西。一根筷子可以由其相邻的任何一个跟随者捡起, 但不能同时被两个捡起。
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餐饮哲学家的信号量解决方案–
每个哲学家都由以下伪代码表示:
process P[i] while true do{THINK;
PICKUP(CHOPSTICK[i], CHOPSTICK[i+1 mod 5]);
EAT;
PUTDOWN(CHOPSTICK[i], CHOPSTICK[i+1 mod 5])}
哲学家有三种状态:思维, 饥饿和进食。这里有两个信号量:互斥体和哲学家的信号量数组。使用互斥量使得没有两个哲学家可以同时访问取件或取件。该数组用于控制每个哲学家的行为。但是, 由于编程错误, 信号量可能导致死锁。
代码–
#include <
pthread.h>
#include <
semaphore.h>
#include <
stdio.h>
#define N 5
#define THINKING 2
#define HUNGRY 1
#define EATING 0
#define LEFT (phnum + 4) % N
#define RIGHT (phnum + 1) % Nint state[N];
int phil[N] = { 0, 1, 2, 3, 4 };
sem_t mutex;
sem_t S[N];
void test( int phnum)
{
if (state[phnum] == HUNGRY
&
&
state[LEFT] != EATING
&
&
state[RIGHT] != EATING) {
//state that eating
state[phnum] = EATING;
sleep(2);
printf ( "Philosopher %d takes fork %d and %d\n" , phnum + 1, LEFT + 1, phnum + 1);
printf ( "Philosopher %d is Eating\n" , phnum + 1);
//sem_post(&
S[phnum]) has no effect
//during takefork
//used to wake up hungry philosophers
//during putfork
sem_post(&
S[phnum]);
}
}//take up chopsticks
void take_fork( int phnum)
{sem_wait(&
mutex);
//state that hungry
state[phnum] = HUNGRY;
printf ( "Philosopher %d is Hungry\n" , phnum + 1);
//eat if neighbours are not eating
test(phnum);
sem_post(&
mutex);
//if unable to eat wait to be signalled
sem_wait(&
S[phnum]);
sleep(1);
}//put down chopsticks
void put_fork( int phnum)
{sem_wait(&
mutex);
//state that thinking
state[phnum] = THINKING;
printf ( "Philosopher %d putting fork %d and %d down\n" , phnum + 1, LEFT + 1, phnum + 1);
printf ( "Philosopher %d is thinking\n" , phnum + 1);
test(LEFT);
test(RIGHT);
sem_post(&
mutex);
}void * philospher( void * num)
{while (1) {int * i = num;
sleep(1);
take_fork(*i);
sleep(0);
put_fork(*i);
}
}int main()
{int i;
pthread_t thread_id[N];
//initialize the semaphores
sem_init(&
mutex, 0, 1);
for (i = 0;
i <
N;
i++)sem_init(&
S[i], 0, 0);
for (i = 0;
i <
N;
i++) {//create philosopher processes
pthread_create(&
thread_id[i], NULL, philospher, &
phil[i]);
printf ( "Philosopher %d is thinking\n" , i + 1);
}for (i = 0;
i <
N;
i++)pthread_join(thread_id[i], NULL);
}
注意 -下面的程序只能使用带有信号灯和pthread库的C编译器进行编译。
参考–
餐饮哲学家的解决方案– cs.gordon.edu
【算法设计(用信号量来解决哲学家问题)】餐饮哲学家的解决方案– cs.indiana.edu
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