哲学家进餐问题(linux下C/C++源码)

哲学家进餐问题(linux下C/C++源码)
题目描述:
题目自行百度吧。
思路:
5个哲学家相当于5的线程,5支筷子相当于5把mutex锁。
假如他们都拿左手边的筷子,这时就容易发生死锁,即谁都就不了餐(震荡行为)。
此时就需要其中一位哲学家放弃手中的资源。为了避免这种行为,我们使前四位哲学家都拿起左手的筷子,而第五位哲学家拿右手的筷子,即与第四位哲学家争夺资源,如果争夺成功,此时去拿左手筷子即可,如果争夺失败,那么第一位哲学家必然能拿到第五位哲学家的左手筷子,必然发生不了死锁现象。
选用互斥锁mutex,如创建5个, pthread_mutex_t m[5];
模型抽象:
5个哲学家 --> 5个线程; 5支筷子 --> 5把互斥锁 int left(左手), right(右手)
5个哲学家使用相同的逻辑,可通用一个线程主函数,void *tfn(void *arg),使用参数来表示线程编号:int i = (int)arg;
哲学家线程根据编号知道自己是第几个哲学家,而后选定锁,锁住,吃饭。否则哲学家thinking。
A B C D E
5支筷子,在逻辑上形成环: 0 1 2 3 4 分别对应5个哲学家:

所以有:

if(i == 4)	
	left = i, right = 0;
else 
	left = i, right = i+1;

振荡:如果每个人都攥着自己左手的锁,尝试去拿右手锁,拿不到则将锁释放。过会儿五个人又同时再攥着左手锁尝试拿右手锁,依然拿不到。如此往复形成另外一种极端死锁的现象——振荡。

避免振荡现象:只需5个人中,任意一个人,拿锁的方向与其他人相逆即可(如:E,原来:左:4,右:0 现在:左:0, 右:4)。
所以以上if else语句应改为:

if(i == 4)	
	left = 0, right = i;
else 
	left = i, right = i+1;

而后, 首先应让哲学家尝试加左手锁:

while { 
	pthread_mutex_lock(&m[left]); 	
}
	如果加锁成功,函数返回再加右手锁,如果失败,应立即释放左手锁,等待。
	若,左右手都加锁成功 --> 吃 --> 吃完 --> 释放锁
	(应先释放右手、再释放左手,是加锁顺序的逆序)

主线程(main)中,初始化5把锁,销毁5把锁,创建5个线程(并将i传递给线程主函数),回收5个线程。
避免死锁的方法:
1. 当得不到所有所需资源时,放弃已经获得的资源,等待。
2. 保证资源的获取顺序,要求每个线程获取资源的顺序一致。如:A获取顺序1、2、3;B顺序应也是1、2、3。若B为3、2、1则易出现死锁现象。
在这里插入图片描述
代码如下:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

pthread_mutex_t m[5];

void* tfn(void *arg)
{
	int i = (int)arg;
	int left,right;
	if(i == 4){
		//防止震荡现象发生。
		left = 0;
		right = i;
	}
	else{
		left = i;
		right = i+1;
	}
	while (1) {
		pthread_mutex_lock(&m[left]);
		int ret = pthread_mutex_trylock(&m[right]); 	
		if(ret != 0){
			//尝试拿右手筷子失败,把左手的筷子释放
			pthread_mutex_unlock(&m[left]);
			printf("哲学家%d没有抢到筷子...\n",i);
			continue;
		}
		//拿到了两支筷子
		//吃面
		printf("哲学家%d正在吃面...\n",i);
		//吃完面,释放筷子.
		pthread_mutex_unlock(&m[left]);
		pthread_mutex_unlock(&m[right]);
		//sleep(1);
	}
}

int main()
{
	pthread_t pth[5];
	//初始化五把锁
	for(int i = 0;i < 5;i++){
		pthread_mutex_init(&m[i],NULL);
	}
	//创建5个线程,相当于5个哲学家
	for(int i = 0;i < 5;i++){
		pthread_create(&pth[i],NULL,tfn,(void*)i);
	}
	//回收子线程
	for(int i = 0;i < 5;i++){
		pthread_join(pth[i],NULL);
	}
	//退出
	pthread_exit(NULL);
	
}


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