#include <iostream> #include <thread> #include <mutex> #include <condition_variable> using namespace std; const int N = 5; // 哲学家数量 mutex forks[N]; // 叉子互斥锁 condition_variable cv[N]; // 条件变量,用于线程同步 void philosopher(int i) { while (true) { // 模拟思考 cout << "Philosopher " << i << " is hungry." << endl; // 拿起左手的叉子 forks[i].lock(); cout << "Philosopher " << i << " picks up left fork." << endl; // 尝试拿起右手的叉子 unique_lock<mutex> lock(forks[(i + 1) % N], defer_lock); while (!lock.try_lock()) { cv[i].wait(lock); } cout << "Philosopher " << i << " picks up right fork." << endl; // 进餐 cout << "Philosopher " << i << " starts eating." << endl; this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(rand() % 1000)); cout << "Philosopher " << i << " finishes eating." << endl; // 放下右手的叉子 lock.unlock(); cv[(i + 1) % N].notify_one(); cout << "Philosopher " << i << " puts down right fork." << endl; // 放下左手的叉子 forks[i].unlock(); cout << "Philosopher " << i << " puts down left fork." << endl; } } int main() { thread philosophers[N]; for (int i = 0; i < N; i++) { philosophers[i] = thread(philosopher, i); } for (int i = 0; i < N; i++) { philosophers[i].join(); } return 0; }分析案例

时间: 2024-01-06 08:07:11 浏览: 38
这是一个经典的哲学家就餐问题,使用了互斥锁和条件变量来实现线程同步。 在哲学家就餐问题中,有5个哲学家围坐在一张圆桌前,每个哲学家面前都有一只叉子。哲学家只有在同时拿到左右两只叉子时才能进餐,进餐完毕后需要放下叉子。 在代码实现中,每个哲学家对应一个线程,线程函数philosopher(i)模拟了哲学家的行为。当哲学家饥饿时,首先尝试拿起左手的叉子,如果成功则继续尝试拿起右手的叉子,如果失败则等待。当哲学家成功拿起左右两只叉子时,进餐一段时间后放下叉子,释放右手的叉子,并通知右边的哲学家可以拿起叉子了。 通过互斥锁保证了同一时刻只能有一个哲学家拿起同一只叉子,通过条件变量实现线程间的等待和通知,以避免死锁和忙等待的问题。 该实现方式在一定程度上解决了哲学家就餐问题,但仍存在一些问题,例如可能会出现饥饿死锁等问题。在实际应用中,需要根据具体情况进行进一步的优化和改进。
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if (epoll_fd < 0) { cerr << "Error creating epoll file descriptor" << endl; return; } struct epoll_event event; event.data.fd = -1; event.events = EPOLLIN | EPOLLET; if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, -1, &event) < 0) { cerr << "Error adding listen socket to epoll" << endl; return; } while (!stop_flag.load()) { vector<request> req_list; { unique_lock<mutex> lock(mtx); cv.wait(lock, []{ return !req_queue.empty() || stop_flag.load(); }); if (stop_flag.load()) { break; } while (!req_queue.empty()) { req_list.push_back(req_queue.front()); req_queue.pop(); } } for (auto& req : req_list) { process_request(req.fd); req_cnt++; } } close(epoll_fd); } void accept_thread(int listen_fd) { int epoll_fd = epoll_create1(0); if (epoll_fd < 0) { cerr << "Error creating epoll file descriptor" << endl; return; } struct epoll_event event; event.data.fd = listen_fd; event.events = EPOLLIN | EPOLLET; if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, listen_fd, &event) < 0) { cerr << "Error adding listen socket to epoll" << endl; return; } struct epoll_event events[MAX_EVENTS]; while (!stop_flag.load()) { int nfds = epoll_wait(epoll_fd, events, MAX_EVENTS, -1); if (nfds < 0) { cerr << "Error waiting for events" << endl; continue; } for (int i = 0; i < nfds; i++) { if (events[i].data.fd == listen_fd) { int conn_fd = accept(listen_fd, nullptr, nullptr); if (conn_fd < 0) { cerr << "Error accepting connection" << endl; err_cnt++; continue; } conn_cnt++; request req; req.fd = conn_fd; req.start_time = time(nullptr); { lock_guard<mutex> lock(mtx); req_queue.push(req); } cv.notify_one(); } } } close(epoll_fd); } void print_stats() { while (!stop_flag.load()) { this_thread::sleep_for(chrono::seconds(1)); cout << "Connections: " << conn_cnt.load() << ", Requests: " << req_cnt.load() << ", Errors: " << err_cnt.load() << endl; } } int main() { int listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if (listen_fd < 0) { cerr << "Error creating listen socket" << endl; return 1; } int flags = fcntl(listen_fd, F_GETFL, 0); if (flags < 0) { cerr << "Error getting socket flags" << endl; return 1; } if (fcntl(listen_fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK) < 0) { cerr << "Error setting socket to non-blocking mode" << endl; return 1; } struct sockaddr_in addr; addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); addr.sin_port = htons(8888); if (bind(listen_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0) { cerr << "Error binding listen socket" << endl; return 1; } if (listen(listen_fd, SOMAXCONN) < 0) { cerr << "Error listening on listen socket" << endl; return 1; } thread accept_th(accept_thread, listen_fd); thread worker_th(worker_thread); thread stats_th(print_stats); this_thread::sleep_for(chrono::seconds(10)); stop_flag.store(true); accept_th.join(); worker_th.join(); stats_th.join(); close(listen_fd); return 0; } ``` 客户端代码: ```c++ #include <iostream> #include <thread> #include <chrono> #include <mutex> #include <vector> #include <queue> #include <condition_variable> #include <atomic> #include <ctime> #include <cstdlib> #include <cstring> #include <unistd.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <fcntl.h> using namespace std; #define MAX_MSG_LENGTH 1024 void send_request(int id, const char* ip, uint16_t port) { int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if (fd < 0) { cerr << "Error creating socket" << endl; return; } struct sockaddr_in addr; addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip); addr.sin_port = htons(port); if (connect(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0) { cerr << "Error connecting to server" << endl; close(fd); return; } char buffer[MAX_MSG_LENGTH]; snprintf(buffer, MAX_MSG_LENGTH, "Request from client %d", id); ssize_t n = send(fd, buffer, strlen(buffer), 0); if (n < 0) { cerr << "Error sending data to server" << endl; close(fd); return; } n = recv(fd, buffer, MAX_MSG_LENGTH, 0); if (n < 0) { cerr << "Error receiving data from server" << endl; close(fd); return; } close(fd); } int main(int argc, char* argv[]) { if (argc != 3) { cerr << "Usage: " << argv[0] << " <ip> <port>" << endl; return 1; } const char* ip = argv[1]; uint16_t port = atoi(argv[2]); srand(time(nullptr)); 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