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哲学家就餐问题--信号量和互斥量预防死锁

编程日记 2023/09/17 00:13:27

哲学家就餐问题可以采取预防死锁的方案，就是使用互斥量和信号量锁定资源。

互斥量：

对资源进行锁定的意思就是说，当一个哲学家使用叉子的时候，他首先要先把叉子锁定，然后，拿起来。这个时候如果别的哲学家也来拿相同的叉子，发现，该叉子是被互斥量锁定了，不能够拿，那么，他就不会来抢占这个叉子，而是在排等待队列中。这样就可以避免死锁的发生。

信号量：

同样，没有资源的时候，信号量的值是0，有的时候就不断地加1。“0，1”信号和互斥量是相似的。

使用互斥量预防死锁代码：

/***哲学家吃饭问题：几个哲学家吃饭，假定哲学家有五个人，这五个哲学家坐在一张圆桌上面，*每个哲学家的左手旁边都放有一个叉子(fork)，那么，这围城一圈的五个哲学家有五个叉子*。每个哲学家有三种状态，thinking(思考)，trying(尝试去拿叉子吃饭)，eating(已*经拿起叉子，正在吃饭)。每次吃饭需要两个叉子，也就是哲学家左右手边的叉子。* *//*** 本例使用pthread库实现哲学家进餐的问题。* *//***在这个例子中使用互斥量解决死锁问题。 * */#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h> 
#include <sys/wait.h>//为了使用sleep()函数
 #include <unistd.h>//参数的识别
#include <getopt.h> //长命令的解析//哲学家的数目
int  Number;//声明共享变量fork，其中fork的数目和哲学家数目是相同的
pthread_mutex_t *pfork;//定义一个philosopher的三个状态
#define Thinking 1
#define Trying 2
#define Eating 3int *state;void *EatMeal();//得到参数
void GetArg(char* argv[] /*in*/,int* number /*out*/);
void main(int argc,  char* argv[])
{int k =0;while(k<1){int option_index = 0;int rvalue = 0;struct option long_option[] = {{"normal",0,0,0 },{"method1",0,0,0},{"method2",0,0,0}};rvalue = getopt_long_only(argc,argv, "a:bc::", long_option,&option_index);switch(option_index){case 0 : printf("%s
",long_option[option_index].name);break;case 1 : printf("%s
",long_option[option_index].name);break;case 2 : printf("%s
",long_option[option_index].name);break;}k++;}GetArg(argv, &Number);pfork = malloc(Number*sizeof(pthread_mutex_t));state = malloc(Number*sizeof(int));//声明进程数组，每一个进程代表一个哲学家
    pthread_t philosopher[Number];int i;//初始化每一个资源实例for( i = 0; i < Number; i++){pthread_mutex_init(&pfork[i],NULL);}//创建和哲学家数量想对应的进程，并且每个进程开始进行吃饭的活动for( i = 0; i < Number; i++){//记录当前进程的编号，并传递到Meal()函数中int j = i;pthread_create(&philosopher[i], NULL, EatMeal, &j);printf("I am philosopher %d
", j);}//将所有的进程进行Join操作。for( i=0; i < Number; i++){pthread_join(philosopher[i], NULL);}//退出程序pthread_exit(0);return ;}void *EatMeal(int *i)
{//记录当前的线程id号int id = *i;state[id] = Thinking; //线程初始化的时候为Thinkingint leftFork = (id + Number -1) % Number;int rightFork = (id + Number +1) % Number;int mealTime = 5;int mymealTime = 0;while (mymealTime < mealTime) //每个philosopher必须吃得符合规定
    {if(state[id] == Thinking){printf("Philosopher %d is thinking
", id);sleep(1);state[id] = Trying;}else if(state[id] == Trying){printf("Philosopher %d is Trying
", id);sleep(1);pthread_mutex_lock(&pfork[leftFork]);pthread_mutex_lock(&pfork[rightFork]);state[id] = Eating;}else {printf("Philosopher %d is Eating
", id);sleep(1);mymealTime++;pthread_mutex_unlock(&pfork[leftFork]);pthread_mutex_unlock(&pfork[rightFork]);}}}void GetArg(char * argv[],int* number)
{*number = strtol(argv[1], NULL, 10);
}