哲学家用餐模型分析

#include #include #include #include pthread_mutex_t m[5];void *tfn(void *arg){int i, l, r;srand(time(NULL));i = (int)arg;if (i == 4)l = 0, r = i;elsel = i; r = i+1;while (1) {pthread_mutex_lock(&m[l]);if (pthread_mutex_trylock(&m[r]) == 0) {printf("\t%c is eating \n", 'A'+i);pthread_mutex_unlock(&m[r]);}pthread_mutex_unlock(&m[l]);sleep(rand() % 5);}return NULL;}int main(void){int i;pthread_t tid[5];for (i = 0; i < 5; i++)pthread_mutex_init(&m[i], NULL);for (i = 0; i < 5; i++)pthread_create(&tid[i], NULL, tfn, (void *)i);for (i = 0; i < 5; i++)pthread_join(tid[i], NULL);for (i = 0; i < 5; i++)pthread_mutex_destroy(&m[i]);return 0;}

多线程版：

         选用互斥锁mutex，如创建5个， pthread_mutex_t m[5];

         模型抽象：    

                   5个哲学家 --> 5个线程；    5支筷子 --> 5把互斥锁                  int left(左手)， right(右手)

                   5个哲学家使用相同的逻辑，可通用一个线程主函数，void *tfn(void *arg)，使用参数来表示线程编号：int i = (int)arg;

                   哲学家线程根据编号知道自己是第几个哲学家，而后选定锁，锁住，吃饭。否则哲学家thinking。

                                                                                A  B   C   D   E

                   5支筷子，在逻辑上形成环：0   1  2   3   4   分别对应5个哲学家：

所以有：

                   if(i== 4)   

                            left= i, right = 0;

                   else

                            left= i, right = i+1;

         振荡：如果每个人都攥着自己左手的锁，尝试去拿右手锁，拿不到则将锁释放。过会儿五个人又同时再攥着左手锁尝试拿右手锁，依然拿不到。如此往复形成另外一种极端死锁的现象——振荡。

         避免振荡现象：只需5个人中，任意一个人，拿锁的方向与其他人相逆即可(如：E，原来：左：4，右：0 现在：左：0， 右：4)。

         所以以上if else语句应改为：

                   if(i== 4)   

                            left= 0, right = i;

                   else

                            left= i, right = i+1;

         而后，首先应让哲学家尝试加左手锁： 

while {

                            pthread_mutex_lock(&m[left]);     如果加锁成功，函数返回再加右手锁，

                                                                                             如果失败，应立即释放左手锁，等待。

                            若，左右手都加锁成功--> 吃 --> 吃完 --> 释放锁（应先释放右手、再释放左手，是加锁顺序的逆序）

                   }

         主线程(main)中，初始化5把锁，销毁5把锁，创建5个线程（并将i传递给线程主函数），回收5个线程。

避免死锁的方法：

         1. 当得不到所有所需资源时，放弃已经获得的资源，等待。

         2. 保证资源的获取顺序，要求每个线程获取资源的顺序一致。如：A获取顺序1、2、3；B顺序应也是1、2、3。若B为3、2、1则易出现死锁现象。                                                                                                      

多进程版

相较于多线程需注意问题：

         需注意如何共享信号量 (注意：坚决不能使用全局变量 sem_t s[5])

实现：

         main函数中：       

循环sem_init(&s[i], 0, 1); 将信号量初值设为1，信号量变为互斥锁。

                   循环 sem_destroy(&s[i]);

                   循环创建 5 个子进程。 if(i < 5) 中完成子进程的代码逻辑。

                   循环回收 5 个子进程。

         子进程中：

if(i == 4) 

left = 0, right == 4;

                   else 

left = i, right = i+1;  

                   while(1) {

                            使用sem_wait(&s[left]) 锁左手，尝试锁右手，若成功 --> 吃；若不成功 --> 将左手锁释放。

                            吃完后， 先释放右手锁，再释放左手锁。

                   }

【重点注意】：

直接将sem_t s[5]放在全局位置，试图用于子进程间共享是错误的！应将其定义放置与mmap共享映射区中。main中：

sem_t *s =mmap(NULL, sizeof(sem_t) * 5, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED|MAP_ANON， -1， 0);

         使用方式：将s当成数组首地址看待，与使用数组s[5]没有差异。     

#include #include #include #include pthread_mutex_t m[5];void *tfn(void *arg){int i, l, r;srand(time(NULL));i = (int)arg;if (i == 4)l = 0, r = i;elsel = i; r = i+1;while (1) {pthread_mutex_lock(&m[l]);if (pthread_mutex_trylock(&m[r]) == 0) {printf("\t%c is eating \n", 'A'+i);pthread_mutex_unlock(&m[r]);}pthread_mutex_unlock(&m[l]);sleep(rand() % 5);}return NULL;}int main(void){int i;pthread_t tid[5];for (i = 0; i < 5; i++)pthread_mutex_init(&m[i], NULL);for (i = 0; i < 5; i++)pthread_create(&tid[i], NULL, tfn, (void *)i);for (i = 0; i < 5; i++)pthread_join(tid[i], NULL);for (i = 0; i < 5; i++)pthread_mutex_destroy(&m[i]);return 0;}