哲学家就餐问题

1、哲学家就餐问题实验一一、实验名称：哲学家就餐问题的实现二、实验学时： 2三、实验内容和目的：实验目的 ：实现哲学家就餐问题，要求不能出现死锁。通过本实验熟悉 Linux 系 统的基本环境，了解 Linux 下进程和线程的实现。实验内容： 在 Unix系统下实现教材 2.4.2节中所描述的哲学家就餐问题。要求显 示出每个哲学家的工作状态，如吃饭，思考。连续运行 30 次以上都未出现死锁 现象。四、实验原理：由 Dijkstra 提出并解决的哲学家进餐问题 （The Dinning Philosophers Problem） 是典型的同步问题。 该问题是描述有五个哲学家共用一张圆桌， 分别坐在周围

2、的 五张椅子上， 在圆桌上有五个碗和五只筷子， 他们的生活方式是交替地进行思考 和进餐。平时，一个哲学家进行思考， 饥饿时便试图取用其左右最靠近他的筷子， 只有在他拿到两只筷子时才能进餐。进餐完毕，放下筷子继续思考。五、实验器材（设备、元器件）（1） 学生每人一台 PC，安装 WindowsXP/2000 操作系统。（ 2） 局域网络环境。（ 3） 个人 PC安装 VMware 虚拟机和 Ubuntu 系统。六、实验内容： 一） 熟悉 Ubuntu 系统下的多线程编程 二）实现哲学家就餐问题1. 算法思想规定奇数号哲学家先拿他左边的筷子，然后再去拿右边的筷子，而偶数号哲学家则相反。按此规定，将

3、是 1、2 号哲学家竞争 1 号筷子； 3、4 号哲学家竞争3号筷子。即五位哲学家都生竞争奇数号筷子，获得后，再去竞争偶数号筷子， 最后总会有一位哲学家能获得两只筷子而进餐。2. 流程图3. 程序代码（重要代码请注释）#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <semaphore.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#define NOC 5 /number of chopstic #define NOP 5 /number of phil

4、osophersem_t chopsticNOC; /semaphoreint flag5; /philosopher's statusvoid *eat(int i)int position;int temp = 0;int j = (i+1)%NOC;position = i%2;while(1)if(position = 0) /odd take left first sem_wait(&chopstici); printf("philosopher%d get %dn", i, i); sem_wait(&chopsticj); printf

5、("philosopher%d get %dn", i, j);flagi = 1; /philosopher is eating printf("waitting:"); /print others' status while(temp < 5) if(!flagtemp) printf("philosopher%dt", temp); temp+;temp = 0;printf("n");printf("eating:");/ print others' status

6、while(temp < 5)if(flagtemp) printf("philosopher%dt", temp);temp+;printf("nn");temp = 0;/printf("nphilosopher%d is eatingnn", i); sleep(2);flagi = 0;printf("philosopher%d put %dn", i, i); sem_post(&chopstici);printf("philosopher%d put %dn", i,

7、j); sem_post(&chopsticj);else /even take right first sem_wait(&chopsticj); printf("philosopher%d get %dn", i, j); sem_wait(&chopstici); printf("philosopher%d get %dn", i, i);flagi = 1; printf("waitting:");while(temp < 5)if(!flagtemp) printf("philosop

8、her%dt", temp);temp+;temp = 0;printf("n");printf("eating:");while(temp < 5)if(flagtemp) printf("philosopher%dt", temp);temp+; printf("nn"); temp = 0; /printf("nphilosopher%d is eatingnn", i); sleep(2); flagi = 0;printf("philosopher%d put

9、 %dn", i, j); sem_post(&chopsticj);printf("philosopher%d put %dn", i, i); sem_post(&chopstici);int main(void)int i = 0;int error;pthread_t philosopherNOP;/init semwhile(i < 5)flagi = 0; sem_init(&chopstici, 0, 1); i+;i = 0;/create threadwhile(i < 5)error = pthread_cr

10、eate(&philosopheri, NULL, (void *)eat, (void *)i); if(error)printf("error:create thread failed!n"); exit(0);i+;10 / 8i = 0;/destroy threadwhile(i < 5) pthread_join(philosopheri, NULL); i+;i = 0;/destroy semwhile(i < 5) sem_destroy(&chopstici); i+;return 0;七、实验及结果分析：运行结果：udbwx

11、fsoubuntu:/Desktop/sy2$ gcc gphilosopher.c -pthreadudbwxfsoubuntu:/Desktop/sy2$ ./a.outphilosopher4 get 4philosopher4 get 0waitting:philosopher0 philosopher1 eating:philosopher4philosopher2 philosopher3philosopher2 get 2philosopher2 get 3waitting:philosopher0 philosopher1 eating:philosopher2 philoso

12、pher4philosopher3philosopher4 put 4philosopher4 put 0philosopher4 get 4philosopher4 get 0waitting:philosopher0 philosopher1philosopher3eating:philosopher2philosopher4philosopher2 put 2philosopher2 put 3philosopher2 get 2philosopher2 get 3waitting:philosopher0 philosopher1 eating:philosopher2 philoso

13、pher4philosopher3philosopher4 put 4philosopher3 get 4philosopher4 put 0philosopher0 get 0philosopher0 get 1waitting:philosopher1 philosopher3 eating:philosopher0 philosopher2philosopher4philosopher2 put 2philosopher2 put 3philosopher2 get 2philosopher2 get 3waitting:philosopher1 philosopher3 eating:

14、philosopher0 philosopher2philosopher4philosopher2 put 2philosopher2 put 3philosopher2 get 2philosopher2 get 3waitting:philosopher1 philosopher3 eating:philosopher0 philosopher2philosopher4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，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。若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，容易造成死锁。当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 号哲学家则相反后，死锁现象得到了解决。八、实验结论、心得体会和改进建议：通过这次操作系统的实验， 我了解到了进程的创建及进行， 明白了死锁产生 的原因和一些解决的办法， 这让我深刻的体会