作業系統學習筆記 程序同步(哲學家進餐問題)

2021-08-18 20:16:51 字數 1115 閱讀 2926

哲學家進餐問題:有五個哲學家,她們的生活方式是交替地進行思考和進餐。哲學家們共用一張園桌,分別坐在周圍五張椅子上。在圓桌上有五個碗和五支筷子,平時乙個哲學家進行思考,飢餓時便試圖取用其左右最靠近他的筷子,只有在他拿到兩支筷子時才能進餐。程序畢,放下筷子又繼續思考。

分析:筷子是臨界資源,在一段時間內只允許乙個哲學家使用。(有臨界資源就存在互斥)。用乙個訊號量表示一支筷子,由這五個訊號量構成訊號量組。

var chopstick : array[0...4] of semaphore(訊號量型) 所有訊號量被初始化為1

用記錄型訊號量解決哲學家進餐問題:

第i個哲學家的活動描述為:

repeat

wait(chopstick[i]);

wait(chopstick[i+1 mod 5]);

... eat ...

signal(chopstick[i]);

signal(chopstick[i+1 mod 5]);

... 

think;

until false;

問題:假如五個哲學家同時飢餓而各自拿起左邊的筷子,會使五個訊號量均為0,當他們再試圖拿起右邊筷子時,都將無限期地等待。

解決方式:(1)至多四個人同時拿左邊的筷子,保證至少乙個人可以進餐,最終釋放筷子使更多的人進餐。(2)僅當哲學家的左右兩支筷子均可用時,才允許他拿起筷子進餐。(3)規定奇數號哲學家先拿起其左邊的筷子,再拿右邊的筷子,偶數號哲學家則相反。即1、2號人競爭1號筷子,3、4號人競爭3號筷子,即五個人都先競爭奇數號筷子,獲得後,再去競爭偶數號筷子,最後總會有某乙個程序。

用and型訊號量解決哲學家進餐問題:

var chopstick : array[0...4] of semaphore := (1,1,1,1,1)

(and型是在執行wait語句時,要麼全給資源,要麼不給)

repeat think;

swait(chopstick[(i+1) mod 5], chopstick[i]);//同時申請

eat;

ssignal(chopstick[(i+1) mod 5], chopstick[i]);//同時釋放,原語操作,不允許中斷

think;

until false;

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