哲学家进餐问题题解

最新推荐文章于 2022-12-04 14:21:55 发布

原创最新推荐文章于 2022-12-04 14:21:55 发布 · 630 阅读

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#算法

这篇博客探讨了哲学家进餐问题，这是一个经典的并发控制问题，涉及死锁的四个条件。通过使用信号量和自旋等待策略，提出了一个避免死锁的算法。该算法确保科学家们能交替获取叉子，从而防止所有科学家同时等待的情况，成功地解决了问题。

题目描述(哲学家进餐问题)

五个科学家围着圆桌吃意面，叉子放在科学家之间的桌子上，叉子也是5个，每个科学家只有同时拿到两边的叉子才能吃面。设计并行算法，使得科学家都不会挨饿。

这道题的难点在于死锁，复习一下死锁的条件:

互斥条件
请求与保持条件
不可剥夺条件
循环等待条件

这样比如一旦所有的科学家同时拿起左边的叉子都不释放，那么所有的科学家都将无法吃面。

因此只需要设计算法破坏死锁的条件即可。

代码如下：

class DiningPhilosophers {

	// 叉子是同时只能被一个科学家占用的资源，每个叉子用一个信号量表示
    private List<Semaphore> forks = new ArrayList<>();

    public DiningPhilosophers() {
        for(int i = 0; i < 5; ++i){
            forks.add(new Semaphore(1));
        }
    }

    // call the run() method of any runnable to execute its code
    public void wantsToEat(int philosopher,
                           Runnable pickLeftFork,
                           Runnable pickRightFork,
                           Runnable eat,
                           Runnable putLeftFork,
                           Runnable putRightFork) throws InterruptedException {
        
        for(;;) {   //自旋获取叉子
            forks.get(philosopher).acquire(); //拿左边的叉子
            try {
                int idx = (philosopher + 1) % 5;
                
                // 尝试获取右边的叉子， 如果没有获取到，则放下已经拿到的左边的叉子，破坏不可剥夺条件
                if (forks.get(idx).tryAcquire()) { 
                    try {
                        pickLeftFork.run();
                        pickRightFork.run();
                        eat.run();
                        putRightFork.run();
                        putLeftFork.run();
                    } finally {
                        forks.get(idx).release();
                    }
                    break;
                }
            } finally {
                forks.get(philosopher).release();
            }
        }
                           }
}