利用多线程实现哲学家就餐.doc

题目:利用多线程机制实现“哲学家就餐”所在学院:信息工程学院班级:计科1102学号:111903232姓名:王卫其指导教师:邹姝稚日期:“哲学家就餐”模型,掌握基本的同步、互斥算法。,理解并发过程中的死锁现象。、线程同步机制。。,桌中央有一盘通心粉,每人面前有一只空盘子,每两人之间放一只筷子,即共5只筷子。每个哲学家的行为是思考和进餐。为了进餐,每个哲学家必须拿到两只筷子,并且每个人只能直接从自己的左边或右边去取筷子。思考时则同时将两支筷子放回原处(此图中以叉子代表筷子)规则:①只有拿到两只筷子时,哲学家才能吃饭;②如果筷子已经在他人手上,则该哲学家必须等到他人吃完之后才能拿到筷子;③任何一个哲学家在自己没有拿到两只筷子吃饭之前,决不放下自己手中的筷子。由此出现的问题:可能出现死锁问题,因为当五个哲学家都饥饿时,都拿着一支筷子,。记录型信号量解决:经分析可知,放在桌子上的筷子是临界资源,在一段时间内只允许一位哲学家使用,为了实现对筷子的互斥使用,可以用一个信号量表示一只筷子,由这五个信号量组成信号量数组。当哲学家饥饿时总是先拿其左边的筷子,成功后,再去拿右边的筷子,又成功后方可就餐。进餐完,又先放下他左边的筷子,再放下右边筷子。这个算法可以保证不会有两个相邻的哲学家同时就餐,但有可能引起死锁。AND型信号量解决:在哲学家就餐过程中,要求每个哲学家先获得两个临界资源后方能就餐,这在本质上就是AND同步问题,故用AND信号量机制可获得最简洁的解法。:(1)至多只允许四个哲学家同时进餐,以保证至少有一个哲学家可以进餐,最终总会释放出他所用过的两只筷子,从而可使更多的哲学家进餐;(2)仅当左右两只筷子均可用时,才允许哲学家拿起筷子就餐(3)规定奇数号哲学家先拿起右边筷子,然后再去拿左边筷子,而偶数号哲学家则相反。(4)把筷子顺序编号fk0,fk1,fk2,fk3,fk4,给每个哲学家分配筷子时,必须依从小号到大号(或者相反顺序)进行。本实验,[5],到定义哲学家类对象P1-P5,()来控制,输出当前状态图后判断程序结束开始返回上一菜单。如图2-1所示。图3-()流程图:其中重要的是状态改变模块chang(),开始后先判断哲学家的状态,若哲学家的状态为1,即处于吃饭状态则,执行放下筷子(资源)操作;若处于状态2,则改变哲学家状态为等待,并将哲学家状态设置为0;若哲学家处于状态0,则判断左右手的筷子是否都为空闲,若都为空闲则拿起左右筷子,-2所示。图3-2状态改变模块Chang()()流程图:哲学家状态输出图先定义一个状态数i,判断i的值,根据i的值来输出哲学家的状态。如图3-3所示。图3-3返回哲学家状态模块print(),当a的值为true时,state为“闲”,当a的值为false时,state为“用”。如图2-4所示。图3-,程序的执行不再是顺序的,一个程序为执行完而另一个程序就已经开始执行,程序外部的顺序特性消失,程序与计算不再一一对应。于是人们引入进程来描述这种变化。一组进程在执行时间上是重叠的,进程即并发执行。在多个进程并发运行的过程中,进程之间可能是无关的,也可能是交互的。交互进程之间可能产生的关系,包括竞争和协作。并发进程中与共享变量有关的程序段成为临界区,共享变量所代表的资源成为临界资源。有多种方法可以实现对临界区、临界资源的管理。其中最基本的方法是设置相应的信号量和P、V操作。在并发进程执行的过程中,对共享资源的竞争可能产生死锁问题,既一个进程集合中的每个进程都在等待只能由此集合中的其他进程才能引发的事件,而无限期陷入僵持的局面。解决死锁问题的方法包括:通过指定资源申请占有及释放的策略来彻底防止死锁的发生;根据特殊算法决定资源分配和去配策略,避免死锁的发生;对死锁情况进行检测并解除。综上,本模拟程序应当模拟进程的并发执行,对临界资源的互斥访问和死锁情况的发生和防止。模拟程序的编写过程