linux多线程【3】哲学家用餐-mutex实现

ref:

http://blog.csdn.net/kongzhp/article/details/7487150

    5跟筷子，5个哲学家，哲学家要吃饭，自然要两根筷子，这样就出现资源争用的情况。哲学家只能用左边和右边的筷子，两根筷子备齐才能吃饭！

    使用mutex的话，就是每个筷子一个mutex，需要5个mutex，哲学家先lock左边的筷子，如果有人已经在用那根筷子了，那就等着，不然左边的筷子就拿到手了，然后去拿右边的筷子，如果拿到了，那就开饭！如果拿不到，那就等一下再尝试，尝试累计10次的话，干脆放弃，把左边的筷子也放回去让别人先吃了再说！

    如何检测是否真的lock成功了呢？那就是给筷子赋值，把自己的编号赋值给两根筷子，然后usleep一下，这个时候很可能线程调度，cpu把机会给了别的线程，假如没有lock住，那么可能筷子的值会发生意外的修改。假如一直没有被错误的修改，那么应该就已经lock 成功了咯！

    在没有使用同步时，会发生很多意外修改的情况：

#include <pthread.h>#include <stdio.h>//#include<process.h>#include<errno.h>#define N 5#define M 10int cholk[N];pthread_mutex_t mt[N];void *func(void *);int main(){pthread_t person[N];int i;//init threadfor(i=0;i<N;i++){pthread_mutex_init(mt+i,NULL);}// create N threadsfor(i=0;i<N; i++){if(pthread_create(person+i, NULL, func, (void*)i)!=0 ){fprintf(stderr, "create error\n");exit(2);}}//wait for thread terminalfor(i=0;i<N;i++){pthread_join(*(person+i), NULL);}return 0;}void *func(void *p){while(1){int i=(int)p;int j=M;/*while(0 != pthread_mutex_trylock(mt+i) ){usleep(rand()%20);} // lock the left one!//pthread_mutex_lock(mt+i);while(j){if(0==pthread_mutex_trylock(mt +(i+1)%N  ) )  // try to lock the right one, terminal after M times failsbreak;j--;}if(j==0) // fail,release the left one{pthread_mutex_unlock(mt+i);continue;}*/cholk[i]=i;cholk[(i+1)%N]=i;usleep(100); printf("The %d th person have dinner! %d,%d  %s\n", i, cholk[i], cholk[(i+1)%N],                     (cholk[i]==cholk[(i+1)%N] && cholk[i]==i) ? "right":"wrong" );// after eat dinner, release both;//pthread_mutex_unlock(mt+i);//pthread_mutex_unlock(mt+(i+1)%N);usleep(10);}return NULL;}

同步以后：

#include <pthread.h>#include <stdio.h>//#include<process.h>#include<errno.h>#define N 5#define M 10int cholk[N];pthread_mutex_t mt[N];void *func(void *);int main(){pthread_t person[N];int i;//init threadfor(i=0;i<N;i++){pthread_mutex_init(mt+i,NULL);}// create N threadsfor(i=0;i<N; i++){if(pthread_create(person+i, NULL, func, (void*)i)!=0 ){fprintf(stderr, "create error\n");exit(2);}}//wait for thread terminalfor(i=0;i<N;i++){pthread_join(*(person+i), NULL);}return 0;}void *func(void *p){while(1){int i=(int)p;int j=M;while(0 != pthread_mutex_trylock(mt+i) ){usleep(rand()%20);} // lock the left one!//pthread_mutex_lock(mt+i);while(j){if(0==pthread_mutex_trylock(mt +(i+1)%N  ) )  // try to lock the right one, terminal after M times failsbreak;j--;}if(j==0) // fail,release the left one{pthread_mutex_unlock(mt+i);continue;}cholk[i]=i;cholk[(i+1)%N]=i;usleep(100); printf("The %d th person have dinner! %d,%d  %s\n", i, cholk[i], cholk[(i+1)%N],                     (cholk[i]==cholk[(i+1)%N] && cholk[i]==i) ? "right":"wrong" );// after eat dinner, release both;pthread_mutex_unlock(mt+i);pthread_mutex_unlock(mt+(i+1)%N);usleep(10);}return NULL;}

    效果：

注意：

1.lock第一个筷子的时候，最好用pthread_mutex_lock，用try_lock的话应该用while循环加延时，但是这样的话try_lock就会反复去轮询，导致效率降低，而pthread_mutex_lock则会一直阻塞，就这么等着，不占用cpu时间。用try_lock,while循环，中间加入延时，效率有所改善，不然好多时间都消耗在轮询里。可见，多线程不仅要编的对，还要编的高效，需要对同步机制有细致的了解。

2.另外，有几次测试的时候，发现只有1和3交替吃饭，别人都没得吃！可能是其他两个usleep没有加入，所以呢，线程切换的时候，大部分都是在临界区里被切换出去，那么其他线程锁不住，最后还是切换回来，导致有的线程一直抢不到啊。

下图是0和2有饭吃，别的没得吃，这个是把所有usleep都注释掉的结果。

unlock以后usleep一下，就不会发生这种情况了。