這篇文章將給出POSIX的pthread實現(xiàn)，c++11的thread庫的實現(xiàn)方式。部分源碼內(nèi)容可能摘抄自他人博客，表示此篇文章非絕對原創(chuàng)，感謝。

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1. 問題描述

場景：5個哲學家，5把叉子，5盤意大利面（意大利面很滑，需要兩把叉子才能拿起）大家圍繞桌子，進行思考與進食的活到，如下圖所示。

哲學家的活動方式為：要么放下左右手刀叉進行思考，要么拿起刀叉開始吃飯（刀叉拿起時，必須拿兩把，而且只能左右手依次拿，先左手拿左邊，后右手拿右邊，或者先右手拿右邊，左邊拿左邊）。其只有這兩種交替狀態(tài)。

哲學家們面臨的問題為：如何安排哲學家們一致的行動邏輯，保證他們至少有人且盡可能兩個人能同時拿到兩把叉子開始吃飯，而不會發(fā)生“死鎖”，“饑餓”，“干等”的狀態(tài)。需要注意的是，大家想吃飯的時機是隨機的，想思考的時機也是隨機的，這個不受控制，不可能由“你”來安排哲學家們哪幾個先吃，哪幾個后吃，他們不受你控制，但你要賦予他們一種性格，或者說思考方式，保證他們自主的思考，自主的解決問題。

• 死鎖：大家都同時想吃飯，結(jié)果同時拿起左手邊叉子，發(fā)現(xiàn)同時右邊沒有叉子，然后各懷私心，僵持者希望有人能放下他左手邊叉子，然后搶奪之，開始吃意大利面，結(jié)果大家都沒放。。。
• 饑餓：大家都同時想吃飯，結(jié)果同時拿起左手邊叉子，發(fā)現(xiàn)同時右邊沒有叉子，然后都很慷慨，結(jié)果大家同時放下左手邊叉子，然后大家發(fā)現(xiàn)有叉子了，又同時開始拿起左手邊叉子，又同時放下，如此反復。。。
• 干等：假設(shè)想拿叉子這個想法的產(chǎn)生是一個“原子”操作，即不可同時發(fā)生，不可中斷，然后一旦有人想拿，就進化為X教授，然后用能力控制了其他人處于僵化狀態(tài)，然后開始獨享，獨享完后放下叉子想思考了，立即喪失超能力，于是其余四人回歸正常，然后5人中再次有人想拿叉子，進化為教授，周而復始。但是這樣，尼瑪一個人吃，其余四個干看著啊。。怎么說也有5把叉子，5盤意大利面，至多可以兩個人同時吃的。

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2. 解決方法

1）服務(wù)生解法

2）資源分級解法

3）Chandy/Misra解法

　　

3.Posix的pthread實現(xiàn)

pthreadc()為主函數(shù)。

1 #include <stdio.h> 2 #include <semaphore.h> 3 #include <pthread.h> 4 #include <unistd.h> 5 6 //宏定義信號量個數(shù)為5,宏定義0表示思考,宏定義1表示餓,宏定義2表示吃,宏定義(ph_num+4)%N表示左,宏定義(ph_num+1)%N表示右 7 #define N 5 8 #define THINKING 0 9 #define HUNGRY 1 10 #define EATING 2 11 #define LEFT (ph_num+4)%N 12 #define RIGHT (ph_num+1)%N 13 14 //聲明操作函數(shù),取叉函數(shù),放叉函數(shù),測試函數(shù) 15 void* philospher(void *num); 16 void takeFork(int); 17 void putFork(int); 18 void test(int); 19 int pthreadc(); 20 21 //聲明互斥鎖 ,聲明數(shù)組 22 sem_t mutex; 23 sem_t S[N]; 24 25 int state[N];//定義整型數(shù)組 26 int phil_num[N] = { 0, 1, 2, 3, 4 };//初始化數(shù)組 27 28 int pthreadc() 29 { 30 int i; 31 pthread_t thread_id[N];//聲明線程ID數(shù)組 32 sem_init(&mutex, 0, 1);//初使化信號量的狀態(tài)為1，并且信號量在一個進程的線程間進行共享 33 34 for (i = 0; i<N; i++)//初始化s數(shù)組 35 sem_init(&S[i], 0, 0);//初始化S[i]的值為零 36 37 for (i = 0; i<N; i++) 38 { 39 pthread_create(&thread_id[i], NULL, philospher, &phil_num[i]);//創(chuàng)建哲學家線程函數(shù) 40 printf("Philosopher %d is ready to grab folks\n", i + 1); 41 } 42 43 for (i = 0; i<N; i++) 44 pthread_join(thread_id[i], NULL);//等待thread_id[i]線程結(jié)束 45 } 46 47 48 void* philospher(void *num) 49 { 50 while (1) 51 { 52 int *i = (int*)num; 53 sleep(1);//調(diào)整頻率 54 takeFork(*i);//申請叉子 55 sleep(0);//放棄當前線程執(zhí)行的時間片，把自身放到等待隊列之中。 56 putFork(*i);//放下叉子 57 } 58 59 return nullptr; 60 } 61 62 63 void takeFork(int ph_num) 64 { 65 sem_wait(&mutex);//給信號量的值減上一個“1” 66 state[ph_num] = HUNGRY;//初始化狀態(tài)為HUNGRY（餓） 67 printf("Philosopher %d want to eat\n", ph_num + 1); 68 test(ph_num);//測試函數(shù) 69 sem_post(&mutex);//給信號量的值加上一個“1” 70 sem_wait(&S[ph_num]);//給信號量的值減上一個“1” 71 sleep(1);//調(diào)整頻率 72 } 73 74 75 //******************能夠吃就改變信號量的值和狀態(tài)********************************************** 76 void test(int ph_num) 77 { /*如果state[ph_num]狀態(tài)為HUNGRY并且state[LEFT]和state[RIGHT]的狀態(tài)都不等于EATING*/ 78 if (state[ph_num] == HUNGRY && state[LEFT] != EATING && state[RIGHT] != EATING) 79 { 80 state[ph_num] = EATING;//將state[ph_num]狀態(tài)置為EATING（吃飯） 81 sleep(2);//調(diào)整頻率 82 printf("Philosopher %d is eating now\n", ph_num + 1); 83 sem_post(&S[ph_num]);//給信號量的值加上一個“1” 84 } 85 } 86 87 88 //****************************************************************************************** 89 void putFork(int ph_num) 90 { 91 sem_wait(&mutex);//信號量減1 92 state[ph_num] = THINKING;//將state[ph_num]狀態(tài)置為THINKING（思考） 93 printf("Philosopher %d is thinking now\n", ph_num + 1); 94 test(LEFT); 95 test(RIGHT); 96 sem_post(&mutex);//給信號量的值加上一個“1” 97 }

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轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/pan89/p/3772671.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的哲学家进餐问题解析的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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