3. 哲学家就餐问题 哲学家就餐问题是1965年由Dijkstra提出的一种线程同步的问题。 一圆桌前坐着5位哲学家,两个人中间有一只筷子,桌子中央有面条。哲学家思考问题,当饿了的时候拿起左右两只筷子吃饭,必须拿到两只筷子才能吃饭。上述问题会产生死锁的情况,当5个哲学家都拿起自己右手边的筷子,准备拿左手边的筷子时产生死锁现象。
时间: 2024-02-11 14:05:32 浏览: 113
好的,我会尝试回答你的问题。
关于哲学家就餐问题,可以使用以下的多线程解决方案:
1. 创建5个哲学家线程,每个哲学家线程都有一个左右两只筷子的编号,以及一个状态(思考、饥饿、就餐)。
2. 创建5个筷子线程,每个筷子线程有一个编号和一个状态(空闲、被拿起)。
3. 当一个哲学家线程处于饥饿状态时,它会尝试拿起左右两只筷子,如果两只筷子都被拿起,则该哲学家线程进入就餐状态。如果某只筷子已被拿起,则该哲学家线程会等待相应的筷子线程释放筷子,并进入等待状态。
4. 当一个哲学家线程进入就餐状态时,它会随机等待一段时间,然后释放左右两只筷子,并进入思考状态。
5. 当一个筷子线程被拿起时,它会进入被拿起状态,当被释放时,它会回到空闲状态,并唤醒等待该筷子的哲学家线程。
在这个模型中,wait()和notify()方法被用于线程之间的通信和同步,确保不会出现“饿死”状态。同时,可以使用锁来保证线程安全。其中,wait()方法使线程进入等待状态,直到被notify()方法唤醒;notify()方法则随机唤醒一个等待该锁的线程。
以上就是使用wait/notify模型解决哲学家就餐问题的基本思路,具体实现可以参考下面的Java代码:
```
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class DiningPhilosophers {
private static int N = 5;
public static void main(String[] args) {
Philosopher[] philosophers = new Philosopher[N];
Fork[] forks = new Fork[N];
for (int i = 0; i < N; i++) {
forks[i] = new Fork(i);
}
for (int i = 0; i < N; i++) {
philosophers[i] = new Philosopher(i, forks[i], forks[(i + N - 1) % N]);
philosophers[i].start();
}
}
static class Philosopher extends Thread {
private int id;
private Fork leftFork;
private Fork rightFork;
public Philosopher(int id, Fork leftFork, Fork rightFork) {
this.id = id;
this.leftFork = leftFork;
this.rightFork = rightFork;
}
public void run() {
try {
while (true) {
System.out.println("Philosopher " + id + " is thinking.");
Thread.sleep((int) (Math.random() * 100));
System.out.println("Philosopher " + id + " is hungry.");
leftFork.pickUp();
System.out.println("Philosopher " + id + " picked up left fork.");
rightFork.pickUp();
System.out.println("Philosopher " + id + " picked up right fork.");
System.out.println("Philosopher " + id + " is eating.");
Thread.sleep((int) (Math.random() * 100));
leftFork.putDown();
System.out.println("Philosopher " + id + " put down left fork.");
rightFork.putDown();
System.out.println("Philosopher " + id + " put down right fork.");
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
static class Fork {
private int id;
private boolean taken = false;
public Fork(int id) {
this.id = id;
}
public synchronized void pickUp() throws InterruptedException {
while (taken) {
wait();
}
taken = true;
}
public synchronized void putDown() {
taken = false;
notify();
}
}
}
```
在这个例子中,每个哲学家(Philosopher)和每个筷子(Fork)都是一个线程,其中Philosopher类有一个状态(思考、饥饿、就餐)和左右两只筷子的编号,Fork类有一个状态(空闲、被拿起)和编号。Philosopher类的run()方法模拟了哲学家的行为,包括思考、饥饿和就餐;Fork类的pickUp()方法和putDown()方法分别模拟了筷子被拿起和放下的行为。在pickUp()方法中,使用了wait()方法来防止死锁,当筷子被拿起时,它的状态会被设置为“被拿起”,在putDown()方法中使用了notify()方法来通知等待该筷子的哲学家线程,筷子的状态会被设置为“空闲”。
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