操作系统哲学家问题

操作系统哲学家问题实验报告

实验报告三

实验名称:一、调试验证“有限缓冲”经典同步问题

二、利用Java同步解决“哲学家进餐”问题

日期：2015-11-5 班级：13级计科学号: 姓名：

一、实验目的

1.了解信号量的使用

2.掌握正确使用同步机制的方法

3.实现生产者消费者进程的互斥与同步

4.实现java同步解决“哲学家进餐”问题

二、实验内容

1.调试验证“有限缓冲”经典同步问题

2.利用Java同步解决“哲学家进餐”问题

三、项目要求与分析

1.“有限缓冲”经典同步问题

（1）问题描述

有一群生产者进程在生产产品，此产品提供给消费者去消费。为使生产者和消

费者进程能并发执行，在它们之间设置一

个具有n个缓冲池，生产者进程可将它所

生产的产品放入一个缓冲池中，消费者进

程可从一个缓冲区取得一个产品消费。

（2）问题分析

设两个同步信号量:一个说明空缓冲区的数目，用empty表示，初值为有界缓

冲区的大小N，另一个说明已用缓冲区的

数目，用full表示，初值为0。由于在

执行生产活动和消费活动中要对有界缓

冲区进行操作。有界缓冲区是一个临界资

源，必须互斥使用，所以另外还需要设置

一个互斥信号量mutex，其初值为1。2.“哲学家进餐”问题

（1）问题描述

假如所有的哲学家都同时拿起左侧筷子，看到右侧筷子不可用，又都放下左

侧筷子，等一会儿，又同时拿起左侧筷子，如此这般，永远重复。对于这种情况，即

所有的程序都在无限制地运行，但是都无

法得到任何进展，即出现饿死，所有的哲

学家都吃不上饭。

规定在拿起左侧的筷子后，先检查右面的筷子是否可用。如果不可用，则放下左

侧的筷子，等一段时间后再重复整个过

程。

（2）问题分析

当出现以下情形，在某一瞬间，所有的哲学家都同时启用这个算法，拿起左侧

的筷子，而看到右侧筷子都不可用，又都

放下左侧筷子，等一会儿，又同时拿起左

侧筷子……如此永远重复下去。对于这种

情况，所有的程序都在运行，但却都无法

取得进展，即出现饿死，所有的哲学家都

吃不上饭。

解决死锁问题：为了避免死锁，把哲学家分为三种状态：思考，饥饿（等待），

进食，并且一次拿起两只筷子，否则不拿。

四、具体实现

1.“有限缓冲”经典同步问题。

（1）具体实现代码

//缓冲区实现

public class BoundeBuffer

implements Buffer

{

private static final int

BUFFER_SIZE=5;

private Object[] buffer;

private int in,out;

private Semaphore mutex;

private Semaphore empty;

private Semaphore full;

public BoundeBuffer() {

in=0;

out=0;

buffer=new

Object[BUFFER_SIZE];

mutex=new Semaphore(1);

empty=new

Semaphore(BUFFER_SIZE);

full=new Semaphore(0); }

public void insert(Object item)

{

try

{

empty.acquire();

mutex.acquire();

buffer[in]=item;

in=(in+1)%BUFFER_SIZE;

mutex.release();

full.release();

}catch(InterruptedExcept ion e)

{e.printStackTrace();} }

public Object remove() {

try {

full.acquire();

mutex.acquire();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

Object item=buffer[out];

out=(out+1)%BUFFER_SIZE;

mutex.release();

empty.release();

return item;

}

//生产者实现

public class Producer

implements Runnable

{

private Buffer buffer;

public Producer(Buffer

buffer)

{

this.buffer=buffer;

}

public void run()

{

Date message;

while(true)

{

SleepUtilities.nap();

message=new Date();

System.out.println("生

产者产生了 "+message);

buffer.insert(message)

;

}

}

}

//消费者实现

public class Consumer

implements Runnable

{

private Buffer buffer;

public Consumer(Buffer

buffer)