哲学家进餐问题

简介: 哲学家进餐问题

有五个哲学家,他们的生活方式是交替地进行思考和进餐,哲学家们共用一张圆桌,分别坐在周围的五张椅子上,在圆桌上有五个碗和五支筷子,平时哲学家进行思考,饥饿时便试图取其左、右最靠近他的筷子,只有在他拿到两支筷子时才能进餐,该哲学家进餐完毕后,放下左右两只筷子又继续思考。

约束条件

(1)只有拿到两只筷子时,哲学家才能吃饭。

(2)如果筷子已被别人拿走,则必须等别人吃完之后才能拿到筷子。

(3)任一哲学家在自己未拿到两只筷子吃完饭前,不会放下手中已经拿到的筷子。


思路:


常规解法:

当哲学家饥饿时,总是先去拿他左边的筷子,执行wait(chopstick[I]),成功后,再去拿他右边的筷子,执行wait(chopstick[I+1]%5);成功后便可进餐。进餐毕,先放下他左边的筷子,然后再放下右边的筷子。当五个哲学家同时去取他左边的筷子,每人拿到一只筷子且不释放,即五个哲学家只得无限等待下去,引起死锁

改进思路:

奇数号哲学家先拿他左边的筷子,偶数号哲学家先拿他右边的筷子。这样破坏了同方向环路,一个哲学家拿到一只筷子后,就阻止了他邻座的一个哲学家吃饭。按此规定,将是1、2号哲学家竞争I号筷子;3、4号哲学家竞争4号筷子。这样就可以避免死锁问题了


函数介绍


pthread_create():大佬介绍

pthread_join():大佬介绍

pthread_mutex_t


代码


1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. #include <memory.h>
4. #include <pthread.h>
5. #include <errno.h>
6. #include <math.h>
7. #include<unistd.h>
8. //筷子作为mutex
9. pthread_mutex_t chopstick[6] ;
10. void *eat_think(void *arg)
11. {
12.   char phi = *(char *)arg;
13.   int left,right; //左右筷子的编号
14.   switch (phi){
15.     case 'A':
16.       left = 5;
17.       right = 1;
18.       break;
19.     case 'B':
20.       left = 1;
21.       right = 2;
22.       break;
23.     case 'C':
24.       left = 2;
25.       right = 3;
26.       break;
27.     case 'D':
28.       left = 3;
29.       right = 4;
30.       break;
31.     case 'E':
32.       left = 4;
33.       right = 5;
34.       break;
35.   }
36. 
37.   int i;
38.   for(int i=0;i<10;i++){
39.     usleep(3); //思考
40.     if(phi=='A' || phi=='C' || phi=='E'){
41.       pthread_mutex_lock(&chopstick[left]); //拿起左手的筷子
42.       printf("Philosopher %c fetches chopstick %d\n", phi, left);
43.       pthread_mutex_lock(&chopstick[right]);
44.       printf("Philosopher %c fetches chopstick %d\n", phi, right);
45.     }
46. 
47.     else{
48.       pthread_mutex_lock(&chopstick[right]);
49.       printf("Philosopher %c fetches chopstick %d\n", phi, right);
50.       pthread_mutex_lock(&chopstick[left]);
51.       printf("Philosopher %c fetches chopstick %d\n", phi, left);
52.     } 
53. 
54.     usleep(3); //吃饭
55.     printf("Philosopher %c is eating.\n",phi);
56.     pthread_mutex_unlock(&chopstick[left]); //放下左手的筷子
57.     printf("Philosopher %c release chopstick %d\n", phi, left);
58.     pthread_mutex_unlock(&chopstick[right]); //放下左手的筷子
59.     printf("Philosopher %c release chopstick %d\n", phi, right);
60. 
61.   }
62. }
63. int main(){
64.   pthread_t A,B,C,D,E; //5个哲学家
65. 
66.   int i;
67.   //pthread_mutex_init() 函数是以动态方式创建互斥锁的,参数attr指定了新建互斥锁的属性。
68.   //如果参数attr为空,则使用默认的互斥锁属性,默认属性为快速互斥锁 。
69.   for (i = 0; i < 5; i++)
70.     pthread_mutex_init(&chopstick[i],NULL);
71. 
72.   pthread_create(&A,NULL, eat_think, (char*) "A");
73.   pthread_create(&B,NULL, eat_think, (char*) "B");
74.   pthread_create(&C,NULL, eat_think, (char*) "C");
75.   pthread_create(&D,NULL, eat_think, (char*) "D");
76.   pthread_create(&E,NULL, eat_think, (char*) "E");
77. 
78.   pthread_join(A,NULL);
79.   pthread_join(B,NULL);
80.   pthread_join(C,NULL);
81.   pthread_join(D,NULL);
82.   pthread_join(E,NULL);
83.   return 0;
84. }

结果


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