解决不死锁的哲学家问题,要求把哲学家们的活动过程用文字或图形可视化形式表 示出来。 提示:首先设置一个“PCB”数组或队列,其中一个字段表示“阻塞原因兼阻塞标志”, 本实验中,该数组有 5 个元素表示 5 个哲学家即可。它们随机提出申请以及进行“思考”“吃” 的行为。再设一个“筷子”数组。还需要设置哪些数据结构以及需要哪些字段自己考虑。示
时间: 2023-06-10 20:09:11 浏览: 122
例如,我们可以使用如下的伪代码来实现:
定义哲学家的状态,包括“思考”、“饥饿”、“就餐”三种状态。
定义一个PCB数组,包括哲学家的状态、是否持有左右筷子、是否阻塞等信息。
定义一个筷子数组,表示筷子是否被占用。
定义一个互斥锁mutex,用于保证筷子资源的互斥访问。
定义一个条件变量cond,用于唤醒等待的哲学家。
每个哲学家的活动过程如下:
1. 申请左右筷子,如果左右筷子都被占用,则将PCB中的阻塞标志设置为真,并等待条件变量cond。
2. 如果左右筷子都未被占用,则将筷子数组对应位置设置为占用,并将PCB中的持有筷子标志设置为真。
3. 进入就餐状态,持有筷子吃饭。
4. 释放左右筷子,将筷子数组对应位置设置为未占用,并将PCB中的持有筷子标志设置为假。
5. 如果有哲学家因为等待筷子而被阻塞,则唤醒该哲学家。
6. 进入思考状态,思考一段时间。
下面是一个简单的示例代码:
```python
import threading
import time
import random
# 哲学家的状态
THINKING = 0
HUNGRY = 1
EATING = 2
# 定义5个哲学家
philosophers = ['Aristotle', 'Plato', 'Descartes', 'Kant', 'Nietzsche']
# 定义5个筷子
chopsticks = [threading.Lock() for i in range(5)]
# 定义PCB数组
pcb = [{'state': THINKING, 'hold_left': False, 'hold_right': False, 'blocked': False} for i in range(5)]
mutex = threading.Lock()
cond = threading.Condition(mutex)
# 哲学家的就餐过程
def dining_philosopher(i):
while True:
# 哲学家思考一段时间
time.sleep(random.randint(1, 5))
# 哲学家变为饥饿状态
pcb[i]['state'] = HUNGRY
# 尝试获取左右筷子
pickup_chopsticks(i)
# 哲学家就餐一段时间
time.sleep(random.randint(1, 5))
# 放下左右筷子
putdown_chopsticks(i)
# 哲学家尝试获取左右筷子
def pickup_chopsticks(i):
mutex.acquire()
while pcb[i]['hold_left'] or pcb[(i+1)%5]['hold_right']:
pcb[i]['blocked'] = True
cond.wait()
pcb[i]['hold_left'] = True
pcb[(i+1)%5]['hold_right'] = True
pcb[i]['blocked'] = False
mutex.release()
# 哲学家放下左右筷子
def putdown_chopsticks(i):
mutex.acquire()
pcb[i]['hold_left'] = False
pcb[(i+1)%5]['hold_right'] = False
if pcb[(i-1)%5]['blocked']:
cond.notify()
if pcb[(i+1)%5]['blocked']:
cond.notify()
mutex.release()
# 创建5个哲学家线程
threads = []
for i in range(5):
t = threading.Thread(target=dining_philosopher, args=(i,))
threads.append(t)
# 启动线程
for t in threads:
t.start()
# 等待线程结束
for t in threads:
t.join()
```
在上面的代码中,每个哲学家的状态通过PCB数组进行管理,每个筷子则通过一个互斥锁进行保护。当哲学家尝试获取筷子时,如果左右筷子都被占用,则将PCB中的阻塞标志设置为真,并等待条件变量cond。当哲学家释放筷子时,如果有哲学家因为等待筷子而被阻塞,则唤醒该哲学家。通过这种方式,我们就可以解决哲学家问题中的死锁问题。
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