用记录型信号量实现不会死锁的哲学家进餐问题,设有5位哲学家。要求至少用两种方法实现。
时间: 2024-10-18 14:11:22 浏览: 70
华东交大操作系统课程设计 哲学家进餐问题
哲学家进餐问题是一个经典的问题,涉及到并发编程中的死锁。使用记录型信号量(也称作二元信号量)可以避免死锁,因为我们限制了每个哲学家每次只能拿走一个筷子(左或右)。以下是两种实现方式:
**方法一:二元信号量**
1. 创建五个信号量 `l[1..5]` 分别代表左筷子和 `r[1..5]` 代表右筷子,初始值为1。
2. 使用两个数组 `philosopher[i]` 表示第i位哲学家,初始状态为`[0, 0]`,分别代表他还没拿起左右筷子。
```c
Semaphore l[5], r[5];
int philosopher[5][2];
void philosopher_init(int id) {
philosopher[id][0] = philosopher[id][1] = 0;
}
void philosopher_eat(int id) {
philosopher[id][0] = philosopher[id][1] = 1; // 获取筷子
P(l[id]); P(r[id]); // 递归获取相邻哲学家的筷子
// ...吃东西...
V(r[id]); V(l[id]); // 释放已拿的筷子
}
```
这里关键点在于,如果一个哲学家试图同时获取左右筷子,他会先尝试获取左筷子,如果失败,则表明相邻的哲学家已经获取了他的右筷子,于是他将尝试获取右筷子。这样可以避免循环等待导致的死锁。
**方法二:资源分配策略 + 自旋锁定**
1. 每个哲学家用两个整数变量 `left` 和 `right` 来存储他拥有的筷子,它们都初始化为0。
2. 使用自旋锁 `lock` 来防止饥饿。哲学家在一个原子操作中尝试获取筷子,如果无法立即获得,就不断循环尝试,直到成功。
```c
// 假设使用互斥锁或自旋锁实现
mutex lock;
void philosopher_eat(int id) {
while (true) {
if (try_lock(id)) { // 尝试获取左右筷子
left[id] = right[id] = 1;
break;
}
// 循环尝试,直到获取到筷子
}
// ...吃东西...
unlock(id); // 释放已拿的筷子
}
```
在这个版本中,哲学家会在无法立即拿到所有筷子时进入一个忙等循环,但通常会很快得到机会,因为其他哲学家也可能处于等待状态。由于资源分配的随机性,理论上可以避免死锁。
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