CareerCup 16.3 Philosopher Dinner -- DeadLock, Synchronized


package CareerCup;

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

class Chopstick {
	private Lock lock;
	Chopstick() {
		lock = new ReentrantLock();
	}
	public boolean pickUp() {
		return lock.tryLock();
	}
	
	public void putDown() {
		lock.unlock();
	}
}

class Philosopher extends Thread{
	private Chopstick left;
	private Chopstick right;
	int bites = 3;
	private String name;
	
	Philosopher(Chopstick l, Chopstick r, String n) {
		this.left = l;
		this.right = r;
		name = n;
	}
	
	public boolean eat() {
		if(!left.pickUp()) {
			return false;
		}
		if(!right.pickUp()) {
			left.putDown();
			return false;
		}
		chew();
		left.putDown();
		right.putDown();
		
		return true;
	}
	
	void chew() {
		for(int i = 1; i <= bites; i++)
			System.out.println(name + " is chewing " + i + "th bite");
	}
	
	public void run() {
		eat();
	}
	
}

public class PhilosopherDinner {
	
	

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		Chopstick sticks[] = new Chopstick[3];
		Philosopher phis[] = new Philosopher[3];

		for(int j = 0; j < sticks.length; j++) 
			sticks[j] = new Chopstick();
		
		for(int i = 0; i < phis.length; i++) {
			if(0 == i) {
				phis[i] = new Philosopher(sticks[sticks.length - 1], sticks[0], 0 + "");
			} 
			else {
				phis[i] = new Philosopher(sticks[i - 1], sticks[i], i + "");
			}
		}
		
		for(Philosopher p : phis) {
			p.start();
		}
		

	}

}



在完成Lab4B基础并发编程实验任务时,主要涉及对并发线程的创建、管理以及同步机制的理解和应用。以下是关于哲学家就餐问题的设计与实现方法[^1]。 ### 哲学家就餐问题 哲学家就餐问题是经典的并发程序设计问题,用于展示多线程环境中资源竞争和死锁的可能性。假设有5位哲学家围坐在圆桌旁,每人左右各有一根筷子。每位哲学家需要两根筷子才能进餐。当所有哲学家同时拿起左边的筷子并等待右边的筷子时,将导致死锁。 #### 解决方案 - **限制并发数量**:通过设置最多允许4位哲学家同时尝试拿筷子,确保至少有一位能成功进餐,从而打破循环等待条件。 - **奇偶哲学家策略**:编号为偶数的哲学家先取左筷子再取右筷子;奇数编号则相反,以避免形成环形依赖。 - **资源分配器模式**:引入一个协调者(服务员),只有获得其许可后哲学家才可以开始取筷子。 ### 线程调度方法 理解操作系统如何选择下一个要执行的线程至关重要。常见的调度算法包括: - 先来先服务(FCFS) - 时间片轮转(RR) - 优先级调度 - 多级反馈队列 这些调度策略影响着系统的响应时间、吞吐量及公平性。 ### 实现示例 (Python) ```python import threading import time chopsticks = [threading.Lock() for _ in range(5)] # 创建五把锁代表五根筷子 def philosopher(index): left = index % 5 right = (index + 1) % 5 if index % 2 == 0: # 偶数哲学家先左后右 with chopsticks[left]: print(f"Philosopher {index} picked up left chopstick.") time.sleep(1) # 模拟思考过程 with chopsticks[right]: print(f"Philosopher {index} picked up right chopstick and starts eating.") else: # 奇数哲学家先右后左 with chopsticks[right]: print(f"Philosopher {index} picked up right chopstick.") time.sleep(1) with chopsticks[left]: print(f"Philosopher {index} picked up left chopstick and starts eating.") threads = [threading.Thread(target=philosopher, args=(i,)) for i in range(5)] for t in threads: t.start() for t in threads: t.join() ``` 此代码片段演示了使用锁对象作为筷子,并采用不同顺序获取锁的方式解决潜在的死锁问题。
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