用P、V操作实现哲学家进餐问题的第2种解法

可以使用信号量（Semaphore）实现哲学家进餐问题的第2种解法。具体实现方式是，每个哲学家都有一个信号量，表示他的左右两边的餐叉是否可用。当哲学家想要进餐时，他必须先获取他左右两边的餐叉，如果餐叉都可用，则他获取到信号量并开始进餐，否则他会等待直到餐叉可用。当他吃完后，他会释放他左右两边的餐叉的信号量，使得其他哲学家可以使用这些餐叉。

相关问题

用java实现实现哲学家进餐问题

哲学家进餐问题是一个经典的同步问题，主要涉及到多个进程（哲学家）之间的资源竞争问题。在这个问题中，每个哲学家都需要交替地进行思考和进餐，但是他们共享一些资源，如餐具等，因此需要协调它们的行为以避免死锁和饥饿等问题。

下面是使用 Java 实现哲学家进餐问题的示例代码：

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class Philosopher implements Runnable {
    private final int id;
    private final Semaphore leftFork;
    private final Semaphore rightFork;

    public Philosopher(int id, Semaphore leftFork, Semaphore rightFork) {
        this.id = id;
        this.leftFork = leftFork;
        this.rightFork = rightFork;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            while (true) {
                think();
                leftFork.acquire();
                rightFork.acquire();
                eat();
                rightFork.release();
                leftFork.release();
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
            return;
        }
    }

    private void think() throws InterruptedException {
        System.out.println("Philosopher " + id + " is thinking");
        Thread.sleep((long) (Math.random() * 5000));
    }

    private void eat() throws InterruptedException {
        System.out.println("Philosopher " + id + " is eating");
        Thread.sleep((long) (Math.random() * 5000));
    }
}

public class DiningPhilosophers {
    private static final int NUM_PHILOSOPHERS = 5;

    public static void main(String[] args) {
        Semaphore[] forks = new Semaphore[NUM_PHILOSOPHERS];
        for (int i = 0; i < NUM_PHILOSOPHERS; i++) {
            forks[i] = new Semaphore(1);
        }

        Philosopher[] philosophers = new Philosopher[NUM_PHILOSOPHERS];
        for (int i = 0; i < NUM_PHILOSOPHERS; i++) {
            philosophers[i] = new Philosopher(i, forks[i], forks[(i + 1) % NUM_PHILOSOPHERS]);
            new Thread(philosophers[i]).start();
        }
    }
}

在这个示例代码中，我们创建了一个 `Philosopher` 类和一个 `DiningPhilosophers` 类，其中 `Philosopher` 类实现了哲学家的行为，而 `DiningPhilosophers` 类则负责创建和启动哲学家线程。

在 `Philosopher` 类中，我们使用了两个信号量 `leftFork` 和 `rightFork` 表示哲学家左边和右边的餐叉。在 `run` 方法中，哲学家先思考一段时间，然后尝试获取左右餐叉的信号量。如果成功获取了两个餐叉的信号量，哲学家就可以进餐。最后，哲学家释放左右餐叉的信号量，以便其他哲学家可以使用它们。

在 `DiningPhilosophers` 类中，我们首先创建了一个 `Semaphore` 数组 `forks`，其中每个元素都表示一个餐叉。然后，我们创建了五个 `Philosopher` 对象，并将它们的左右餐叉设置为相邻的两个 `Semaphore` 对象。最后，我们创建了五个线程，每个线程都对应一个哲学家，并启动它们。当程序运行时，每个哲学家会交替进行思考和进餐，直到程序被中断或终止。

操作系统哲学家进餐问题java源码实现

好的，这里是操作系统哲学家进餐问题的Java程序实现：

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

public class DiningPhilosophers {
    private static final int NUMBER_OF_PHILOSOPHERS = 5;
    private static final int SIMULATION_TIME = 1000;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Philosopher[] philosophers = new Philosopher[NUMBER_OF_PHILOSOPHERS];
        Object[] forks = new Object[NUMBER_OF_PHILOSOPHERS];
        Lock[] locks = new Lock[NUMBER_OF_PHILOSOPHERS];

        for (int i = 0; i < NUMBER_OF_PHILOSOPHERS; i++) {
            forks[i] = new Object();
            locks[i] = new ReentrantLock();
        }

        for (int i = 0; i < NUMBER_OF_PHILOSOPHERS; i++) {
            philosophers[i] = new Philosopher(i, forks[i], forks[(i + 1) % NUMBER_OF_PHILOSOPHERS], locks[i],
                    locks[(i + 1) % NUMBER_OF_PHILOSOPHERS]);
            new Thread(philosophers[i]).start();
        }

        Thread.sleep(SIMULATION_TIME);

        for (Philosopher philosopher : philosophers) {
            philosopher.setFull(true);
        }
    }
}

class Philosopher implements Runnable {
    private final int id;
    private final Object leftFork;
    private final Object rightFork;
    private final Lock leftLock;
    private final Lock rightLock;
    private volatile boolean isFull = false;

    public Philosopher(int id, Object leftFork, Object rightFork, Lock leftLock, Lock rightLock) {
        this.id = id;
        this.leftFork = leftFork;
        this.rightFork = rightFork;
        this.leftLock = leftLock;
        this.rightLock = rightLock;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            while (!isFull) {
                think();
                pickUpForks();
                eat();
                putDownForks();
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
            return;
        }
    }

    private void think() throws InterruptedException {
        System.out.println("Philosopher " + id + " is thinking");
        Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
    }

    private void pickUpForks() throws InterruptedException {
        leftLock.lock();
        try {
            System.out.println("Philosopher " + id + " picked up left fork");
            rightLock.lock();
            try {
                System.out.println("Philosopher " + id + " picked up right fork");
            } catch (Exception e) {
                leftLock.unlock();
                throw e;
            }
        } catch (Exception e) {
            rightLock.unlock();
            throw e;
        }
    }

    private void eat() throws InterruptedException {
        System.out.println("Philosopher " + id + " is eating");
        Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
    }

    private void putDownForks() {
        leftLock.unlock();
        rightLock.unlock();
        System.out.println("Philosopher " + id + " put down forks");
    }

    public void setFull(boolean isFull) {
        this.isFull = isFull;
    }
}

这个程序中，有5个哲学家和5个餐叉，每个哲学家需要同时拿到左右两边的餐叉才能进餐，否则需要等待。使用 `Lock` 和 `ReentrantLock` 来实现锁定餐叉。程序的运行时间为1000毫秒，每个哲学家会先思考一段时间，然后尝试拿起餐叉，进餐，然后放下餐叉，最后再开始思考。