解决哲学家用餐问题有多少种方法

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哲学家就餐问题

1965年,Dijkstra提出并解决了一个他称之为哲学家就餐的同步问题。从那时起,每个发明新的同步原语的人都希望通过解决哲学家就餐问题来 展示其同步原语的精妙之处。这个问题可以简单地描述如下:五个哲学家围坐在一张圆桌周围,每个哲学家面前都有一盘通心粉。由于通心粉很滑,所以需要两把叉 子才能夹住。相邻两个盘子之间放有一把叉子,餐桌如图2-44所示。

哲学家的生活中有两种交替活动时段:即吃饭和思考(这只是一种抽象,即对哲学家而言其他活动都无关紧要)。当一个哲学家觉得饿了时,他就试图分两次 去取其左边和右边的叉子,每次拿一把,但不分次序。如果成功地得到了两把叉子,就开始吃饭,吃完后放下叉子继续思考。关键问题是:能为每一个哲学家写一段 描述其行为的程序,且决不会死锁吗?(要求拿两把叉子是人为规定的,我们也可以将意大利面条换成中国菜,用米饭代替通心粉,用筷子代替叉子。)

图2-45给出了一种直观的解法。过程take_fork将一直等到所指定的叉子可用,然后将其取用。不过,这种显然的解法是错误的。如果五位哲学家同时拿起左面的叉子,就没有人能够拿到他们右面的叉子,于是发生死锁。

我们可以将这个程序修改一下,这样在拿到左叉后,程序要查看右面的叉子是否可用。如果不可用,则该哲学家先放下左叉,等一段时间,再重复整个过程。 但这种解法也是错误的,尽管与前一种原因不同。可能在某一个瞬间,所有的哲学家都同时开始这个算法,拿起其左叉,看到右叉不可用,又都放下左叉,等一会 儿,又同时拿起左叉,如此这样永远重复下去。对于这种情况,所有的程序都在不停地运行,但都无法取得进展,就称为饥饿(starvation)。(即使问 题不发生在意大利餐馆或中国餐馆,也被称为饥饿。)

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