哲学家就餐问题 (DPP)

哲学家就餐问题描述了五个哲学家围坐在圆桌旁，他们交替进行思考和进餐。每个哲学家面前有一碗米饭和五根筷子。一个哲学家需要同时拥有左右两根筷子才能进餐。只有当左右两根筷子都可用时，饥饿的哲学家才能开始进餐。否则，哲学家放下筷子，继续思考。

哲学家就餐问题是一个经典的同步问题，它展示了一大类并发控制问题。

哲学家就餐问题的解决方法

解决哲学家就餐问题的一种方法是使用信号量来表示筷子。可以通过对信号量执行等待操作来拿起筷子，并通过执行信号操作来放下筷子。

筷子的结构如下所示：

semaphore chopstick [5];

最初，筷子的元素被初始化为1，因为筷子放在桌子上，没有被任何哲学家拿起。

随机哲学家i的结构如下所示：

do {
   wait( chopstick[i] );
   wait( chopstick[ (i+1) % 5] );
   . .
   . EATING THE RICE
   .
   signal( chopstick[i] );
   signal( chopstick[ (i+1) % 5] );
   .
   . THINKING
   .
} while(1);

在上述结构中，首先对chopstick[i]和chopstick[(i+1)%5]执行等待操作。这意味着哲学家i已经拿起了他两侧的筷子。然后执行进餐函数。

之后，对chopstick[i]和chopstick[(i+1)%5]执行信号操作。这意味着哲学家i已经吃完并放下了他两侧的筷子。然后哲学家回到思考状态。

解决方案的难点

上述解决方案确保了没有两个相邻的哲学家能够同时进餐。但是，此解决方案可能导致死锁。如果所有哲学家同时拿起他们左边的筷子，则可能发生这种情况。那么他们没有人能够进餐，从而发生死锁。

一些避免死锁的方法如下：

  • 桌子上最多只能有四个哲学家。
  • 偶数编号的哲学家应该先拿起右边的筷子，然后再拿起左边的筷子，而奇数编号的哲学家应该先拿起左边的筷子，然后再拿起右边的筷子。
  • 只有当两根筷子都可用时，哲学家才允许拿起筷子。

更新于：2020年6月24日

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