操作系统笔记——哲学家进餐问题

哲学家进餐问题

1.问题描述

有五个哲学家围坐在一圆桌旁，桌中央有一盘通心 面，每人面前有一只空盘，每两人之间放一把叉子。每个哲学家思考、饥饿、 然后吃通心面。为了吃面， 每个哲学家必须获得两把叉子，且每人只能直接从自己 左边或右边去取叉子。

2.分析

（1）进程：5个哲学家(活动相似)
（2）共享资源：5把叉子，互斥使用
（3）哲学家进餐前，测试叉子是否可以用（P操作），吃完后，放下叉子（V操作）
（4）哲学家各个进程之间不需要交换信息设计信号量：每把叉子一个互斥信号量forki，初值为1

3.学家问题的解法

解法一（会出现死锁）

semaphore fork[5]; 
for (int i=0;i<5;i++) 
fork[i]=1; 
cobegin 
process philosopher_i( ) 
//i= 0,1,2,3,4 
coend 
process philosopher_i( ) 
{ //i= 0,1,2,3,4 
while(true) { 
think( ); 
P(fork[i]); 
P(fork[(i+1)%5]); 
eat( ); 
V(fork[i]); 
V(fork[(i+1)%5]); 
} 
}

当哲学家同时拿起左边或右边的叉子，就会出现死锁

解法二、至多允许四个哲学家同时吃（避免死锁）

semaphore fork[5]; 
Semaphore place=4; 
for (int i=0;i<5;i++) 
fork[i]=1; 
cobegin 
process philosopher_i() 
//i= 0,1,2,3,4 
coend 
process philosopher_i() 
{ //i= 0,1,2,3,4 
while(true) { 
think( ); 
p(place); 
P(fork[i]); 
P(fork[(i+1)%5]); 
eat( ); 
V(fork[i]); 
V(fork[(i+1)%5]); 
V(place); 
} 
}

解法三、限定拿叉子的顺序

奇数号先取左手边的叉子，偶数号先取右手边的叉子（避免死锁）

process philosopher_i( ) 
{ //i= 1,3 
while(true) { 
think( ); 
P(fork[i]); 
P(fork[(i+1)%5]); 
eat( ); 
V(fork[i]); 
V(fork[(i+1)%5]); 
} 
} 
process philosopher_i( ) 
{ //i= 0,2,4 
while(true) { 
think( ); 
P(fork[(i+1)%5]); 
P(fork[i]); 
eat( ); 
V(fork[(i+1)%5]); 
V(fork[i]); 
} 
}