互斥锁解决哲学家就餐问题

利用信号量机制解决哲学家进餐的问题c语言

利用信号量机制解决哲学家进餐的问题c语言哲学家进餐问题是经典的并发编程问题，主要是模拟多个哲学家同时在桌子上进行吃饭和思考。

由于每个哲学家都需要同时拿起左右两边的餐叉才能进餐，如果不加以控制，容易导致死锁的情况发生。

为了解决这个问题，可以利用信号量机制来确保每个哲学家同时只能拿到一把餐叉，从而避免死锁的发生。

首先，我们需要定义一些全局变量和信号量来表示哲学家和餐叉的状态。

```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <pthread.h>#include <semaphore.h>#define N 5 // 哲学家的数量pthread_t philosophers[N]; // 哲学家的线程pthread_mutex_t forks[N]; // 餐叉的互斥锁sem_t room; // 哲学家就餐的信号量void *philosopher(void *arg) {int id = *(int *)arg;int right = id;int left = (id + 1) % N;while (1) {// 思考sleep(rand() % 3 + 1);// 请求餐叉sem_wait(&room);pthread_mutex_lock(&forks[right]);pthread_mutex_lock(&forks[left]);// 进餐sleep(rand() % 3 + 1);printf("Philosopher %d is eating\n", id + 1);// 放下餐叉pthread_mutex_unlock(&forks[left]);pthread_mutex_unlock(&forks[right]);sem_post(&room);}}int main() {int i, id[N];// 初始化互斥锁和信号量sem_init(&room, 0, N - 1); // 初始信号量为N-1，表示有N-1个座位可供就餐for (i = 0; i < N; i++) {pthread_mutex_init(&forks[i], NULL);}// 创建哲学家线程for (i = 0; i < N; i++) {id[i] = i;pthread_create(&philosophers[i], NULL, philosopher, &id[i]); }// 等待哲学家线程结束for (i = 0; i < N; i++) {pthread_join(philosophers[i], NULL);}// 销毁互斥锁和信号量for (i = 0; i < N; i++) {pthread_mutex_destroy(&forks[i]);}sem_destroy(&room);return 0;}```在主函数中，我们首先定义了哲学家和餐叉的线程以及信号量。

操作系统课程设计——哲学家进餐问题

操作系统课程设计——哲学家进餐问题1000字哲学家进餐问题是一个经典的多线程同步问题，在操作系统中有着广泛的应用。

因此，在操作系统课程设计中，探究哲学家进餐问题是一件非常有意义的事情。

哲学家进餐问题的场景是：五个哲学家围坐在一张圆桌前，每个哲学家的左右两侧有一只筷子，他们需要利用这两只筷子才能进餐。

每个哲学家有两种状态：思考和进餐。

当一个哲学家处于进餐状态时，他需要同时获取他左右两侧的筷子，进餐结束后，他会释放这两只筷子，进入思考状态。

在这个场景中，如果所有的哲学家都同时想要进餐，那么就可能会出现死锁情况，即所有的哲学家都拿到了左手边的筷子，但都无法拿到右手边的筷子，导致无法进餐。

因此，需要在代码中实现同步互斥机制，避免死锁的发生。

本课程设计中，我使用了Java语言来实现哲学家进餐问题。

在代码实现中，首先定义了哲学家、筷子、餐桌等对象，然后使用线程来模拟哲学家的思考和进餐过程。

为了避免死锁，我使用了Chandy/Misra算法，即每个哲学家先尝试去取左手边的筷子，如果取不到就不再继续等待，而是重新回到思考状态，等待下一个机会。

同时，当一个哲学家取到了左手边的筷子之后，如果发现右手边的筷子已被占用，他就会释放左手边的筷子，重新回到思考状态，等待下一个机会。

在实现过程中，我还使用了信号量机制，保证了线程间的同步互斥。

每个筷子都是一个二元信号量，初始为1，表示可用。

当一个哲学家拿起筷子时，他会将对应的信号量减1，表示不可用。

当哲学家用完筷子之后，会将对应的信号量加1，表示可用。

通过这种方式，实现了对筷子的访问同步。

最后，我对代码进行了测试，模拟了多位哲学家同时进行进餐的过程。

在测试中，我发现哲学家进餐的速度受到筷子的数量和哲学家思考进餐比例的影响。

当筷子数量少于哲学家数量时，容易出现死锁；当哲学家思考和进餐的时间相当时，程序的运行情况比较稳定。

总的来说，本课程设计实现了哲学家进餐问题，通过学习该问题，我更深入地理解了同步互斥机制的重要性，并学会了如何使用信号量来实现同步互斥。

哲学家问题解决方法

哲学家问题解决方法
哲学家问题是一个经典的并发编程问题，旨在解决多个哲学家共享有限资源
（如餐桌上的筷子）时可能发生的死锁情况。

在这个问题中，哲学家们围坐在一张圆桌旁，每个哲学家面前都有一只餐具桌子上有一定数量的筷子，而每个哲学家需要同时拿到两只筷子才能进食。

如果每个哲学家都试图先拿起同一边的筷子，那么就会造成死锁，导致每个哲学家都无法进食。

针对哲学家问题，有几种解决方法如下：
1.资源分级：通过给每个筷子分配唯一的编号，并规定哲学家只能按照编号递
增的顺序拿起筷子，可以有效避免死锁的出现。

在这种方法中，第一个哲学家先尝试拿起编号较小的筷子，如果成功则继续拿起编号较大的筷子，否则放下已拿起的筷子并等待。

其他哲学家按照相同顺序进行操作。

2.资源互斥：使用互斥锁（mutex）来确保同时只有一个哲学家能够拿起一对
筷子。

当一个哲学家准备进食时，他必须先尝试获得左边的筷子，如果成功则再尝试获得右边的筷子，反之则释放已拿起的筷子。

这种方法可以避免死锁情况的发生。

3.资源剥夺：在一段时间内限制某个哲学家可以进食的次数，使得其他哲学家
有机会获得筷子进食。

例如，当一个哲学家成功拿起筷子后，可以设置一个计时器，在超过一定时间未释放筷子时，系统强制将筷子夺取回来让其他哲学家使用。

这种方法可以避免某个哲学家长时间占用筷子，导致其他哲学家无法进食的情况。

总之，针对哲学家问题的解决方法主要包括资源分级、资源互斥和资源剥夺。

通过合理的设计和策略，我们可以解决哲学家问题，确保哲学家们能够公平地共享资源，避免死锁的发生。

关于哲学家就餐问题的分析代码.

关于哲学家就餐问题的分析代码.①总体思路: 都去拿左边的筷⼦,并且最后⼀个⼈不能去拿筷⼦(防⽌⼤家都拿了左边的筷⼦,没有右边的筷⼦,导致死锁了),解决死锁问题的办法就是同时只允许四位哲学家同时拿起同⼀边的筷⼦，这样就能保证⼀定会有⼀位哲学家能够拿起两根筷⼦完成进⾷并释放资源，供其他哲学家使⽤，从⽽实现永动，避免了死锁。

举个最简单的栗⼦，假定0~3号哲学家已经拿起了他左边的筷⼦，然后当4号哲学家企图去拿他左边的筷⼦的时候，将该哲学家的线程锁住，使其拿不到其左边的筷⼦，然后其左边的筷⼦就可以被3号哲学家拿到，然后3号哲学家进餐，释放筷⼦，然后更多的哲学家拿到筷⼦并进餐。

如何才能实现当4号哲学家企图拿起其左边的筷⼦的时候将该哲学家的线程阻塞？这个时候就要⽤到该问题的提出者迪杰斯特拉（这货还提出了迪杰斯特拉最短路径算法，著名的银⾏家算法也是他发明的）提出的信号量机制。

因为同时只允许有四位哲学家同时拿起左筷⼦，因此我们可以设置⼀个信号量r，使其初始值为4，然后每当⼀位哲学家企图去拿起他左边的筷⼦的时候，先对信号量做⼀次P操作，从⽽当第五位哲学家企图去拿做筷⼦的时候，对r做⼀次P操作，r = -1，由r < 0得第五位哲学家的线程被阻塞，从⽽不能拿起左筷⼦，因此也就避免了死锁问题。

然后当哲学家放下他左边的筷⼦的时候，就对r做⼀次V操作。

* @author 王有康* @data 2019、7、31* @version V1.1* @Last Modified 2018/10/25 wangyoukang* @note 当前版本是v1.1版本，以后需要修改，可以在上添加版本和修改⽇期* @note* @warning* @Function List :************************************/#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <malloc.h>#include <time.h>#include <unistd.h>#include <pthread.h>#include <semaphore.h>#define N 5//互斥锁pthread_mutex_t chops[N];//信号量sem_t r;/*********************** @fn philosopher* @biref 每次只有4个⼈能够获得左⼿资源，这样不会死锁* @param philosopher number* @return* @other***********************/void philosopher(void *arg){int i = *(int *)arg;int left = i;int right = (i + 1)%N;while(1){printf("哲学家%d在思考问题\n",i);usleep(1000);printf("哲学家%d饿了\n",i);sem_wait(&r);pthread_mutex_lock(&chops[left]);printf("philosopher %d take left lock\n",i);pthread_mutex_lock(&chops[right]);printf("philosopher %d take right lock\n",i);printf("philosopher %d eat\n",i);usleep(1000);pthread_mutex_unlock(&chops[right]);printf("philosopher %d release right lock\n",i);pthread_mutex_unlock(&chops[left]);printf("philosopher %d realease left lock\n",i);sem_post(&r);}}/*********************** @fn philosopher* @biref 主函数* @param* @return* @other***********************/int main(int argc,char **argv){int i = 0,*ptr;pthread_t tid[N];for(i = 0;i < N;i++){pthread_mutex_init(&chops[i],NULL);}sem_init(&r,0,4);for(i = 0;i < N;i++){//防⽌主线程和对等线程竞争，给线程和主线程分配不同的内存区域。

哲学家进餐问题

哲学家进餐问题1.问题描述：哲学家进餐问题描述有五个哲学家，他们的生活方式是交替地进行思考和进餐，哲学家们共用一张圆桌，分别坐在周围的五张椅子上，在圆桌上有五个碗和五支筷子，平时哲学家进行思考，饥饿时便试图取其左、右最靠近他的筷子，只有在他拿到两支筷子时才能进餐，该哲学家进餐完毕后，放下左右两只筷子又继续思考。

约束条件(1)只有拿到两只筷子时，哲学家才能吃饭。

(2)如果筷子已被别人拿走，则必须等别人吃完之后才能拿到筷子。

(3)任一哲学家在自己未拿到两只筷子吃完饭前，不会放下手中已经拿到的筷子。

2.求解方法(1).信号量的设置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访问，可以用一个信号量表示筷子，由这五个信号量构成信号量数组。

semaphore chopstick[5] = {1,1,1,1,1};while(true){/*当哲学家饥饿时，总是先拿左边的筷子，再拿右边的筷子*/wait(chopstick[i]);wait(chopstick[(i+1)%5]);// 吃饭/*当哲学家进餐完成后，总是先放下左边的筷子，再放下右边的筷子*/signal(chopstick[i]);signal(chopstick[(i+1)%5]);}上述的代码可以保证不会有两个相邻的哲学家同时进餐，但却可能引起死锁的情况。

假如五位哲学家同时饥饿而都拿起的左边的筷子，就会使五个信号量chopstick都为0，当他们试图去拿右手边的筷子时，都将无筷子而陷入无限期的等待。

(2)避免死锁策略一原理：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能够进餐，最终总会释放出他所使用过的两支筷子，从而可使更多的哲学家进餐。

定义信号量count，只允许4个哲学家同时进餐，这样就能保证至少有一个哲学家可以就餐。

semaphore chopstick[5]={1,1,1,1,1};semaphore count=4; // 设置一个count，最多有四个哲学家可以进来void philosopher(int i){while(true){think();wait(count); //请求进入房间进餐当count为0时不能允许哲学家再进来了wait(chopstick[i]); //请求左手边的筷子wait(chopstick[(i+1)%5]); //请求右手边的筷子eat();signal(chopstick[i]); //释放左手边的筷子signal(chopstick[(i+1)%5]); //释放右手边的筷子signal(count); //退出房间释放信号量}}策略二原理：仅当哲学家的左右两支筷子都可用时，才允许他拿起筷子进餐。

哲学家进餐问题-3中解决方案

哲学家进餐问题-3中解决⽅案问题描述⼀张圆桌上坐着5名哲学家，每两个哲学家之间的桌上摆⼀根筷⼦，桌⼦的中间是⼀碗⽶饭，如图2-10所⽰。

哲学家们倾注毕⽣精⼒⽤于思考和进餐，哲学家在思考时，并不影响他⼈。

只有当哲学家饥饿的时候，才试图拿起左、右两根筷⼦（⼀根⼀根地拿起）。

如果筷⼦已在他⼈⼿上，则需等待。

饥饿的哲学家只有同时拿到了两根筷⼦才可以开始进餐，当进餐完毕后，放下筷⼦继续思考。

问题分析1) 关系分析。

5名哲学家与左右邻居对其中间筷⼦的访问是互斥关系。

2) 整理思路。

显然这⾥有五个进程。

本题的关键是如何让⼀个哲学家拿到左右两个筷⼦⽽不造成死锁或者饥饿现象。

那么解决⽅法有两个，⼀个是让他们同时拿两个筷⼦；⼆是对每个哲学家的动作制定规则，避免饥饿或者死锁现象的发⽣。

⼀共５个哲学家，编号0 ~4, ５⽀筷⼦编号也是0 ~4, 0号哲学家右⼿的筷⼦编号是0号,逆时针增加,哲学家的编号也是逆时针增加所以:0号哲学家对应的是: 4号和1号筷⼦.1号哲学家对应的是: 0号和2号筷⼦.2号哲学家对应的是: 1号和3号筷⼦.3号哲学家对应的是: 2号和4号筷⼦.4号哲学家对应的是: 3号和0号筷⼦.所以有宏定义:#define left(phi_id) (phi_id+N-1)%N#define right(phi_id) (phi_id+1)%NN = 55⽀筷⼦对应５个互斥锁,所以:pthread_mutex_t forks[N]={PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER};哲学家线程需要执⾏的动作是：void take_forks(int id){//获取左右两边的筷⼦printf("Pil[%d], left[%d], right[%d]\n", id, left(id), right(id));pthread_mutex_lock(&forks[left(id)]);pthread_mutex_lock(&forks[right(id)]);//printf("philosopher[%d] take_forks...\n", id);}void put_down_forks(int id){printf("philosopher[%d] is put_down_forks...\n", id);pthread_mutex_unlock(&forks[left(id)]);pthread_mutex_unlock(&forks[right(id)]);}void* philosopher_work(void *arg){int id = *(int*)arg;printf("philosopher init [%d] \n", id);while(1){thinking(id);take_forks(id);eating(id);put_down_forks(id);}}该算法存在以下问题：当五个哲学家都想要进餐，分别拿起他们左边筷⼦的时候（都恰好执⾏完pthread_mutex_unlock(&forks[left(id)]);）筷⼦已经被拿光了，等到他们再想拿右边的筷⼦的时候（执⾏pthread_mutex_unlock(&forks[right(id)]);)就全被阻塞了，这就出现了死锁。

操作系统哲学家就餐问题课程设计c语言

1．设计题目与要求
1.1 设计题目描述：
用多线程同步方法解决哲学家就餐问题(Dining-Philosophers Problem)
1.2 要求：
1）为每个哲学家产生一个线程，设计正确的同步算法 2）每个哲学家取得一双筷子开始用餐后，即时显示“Dining…”和该哲学家的自定义标识符以及餐桌上所有几位哲学家标识符及其所坐的位置。 3）设定共有 5 个哲学家需用餐。每位用餐耗时 10 秒钟以上。 4）多个哲学家须共享操作函数代码。
针对每个哲学家通过共享操作函数代码分别建立5个线程以实现同步哲学家就餐而申请进入餐厅的哲学家进入room的等待队列根据fifo的原则总会进入到餐厅就餐因此不会出现饿死和死锁的现象针对5只筷子分别设置了5个互斥信号量以保证每只筷子每次只能被取得一次
武汉理工大学《操作系统》课程设计
题目 : 用多线程同步方法解决哲学家就餐问题 (Dining-Philosophers
2．设计说明书内容要求： Nhomakorabea1)设计题目与要求 2)总的设计思想及系统平台、语言、工具等。 3）数据结构与模块说明（功能与流程图） 4）给出用户名、源程序名、目标程序名和源程序及其运行结果。（要注明存储各个程序及其运行结果的 Linux 主机 IP 地址和目录。） 5）运行结果与运行情况（提示: (1)连续存储区可用数组实现。 (2)编译命令可用： cc (3)多线程编程方法参见附件。）
2.2 系统平台、语言及工具
（1）操作系统：Linux （2）程序设计语言：C 语言（3）工具：编辑工具 Vi、编译器 gcc
1
武汉理工大学《操作系统》课程设计
3．数据结构与模块说明
线程创建函数 pthread_create 声明如下： #include <pthread.h> int pthread_create (pthread_t *thread,pthread_attr_t *attr,Void* (*start_routine)(void *),void *arg);

操作系统实验报告哲学家就餐

操作系统实验报告哲学家就餐一、实验目的：通过模拟哲学家就餐问题，了解并掌握操作系统中的进程同步机制，以及解决进程间资源竞争所引发的死锁问题。

二、实验介绍：哲学家就餐问题是由荷兰计算机科学家伊克斯特拉(Dijkstra)于1965年首次提出的。

其问题描述如下：五位哲学家坐在一张圆桌子周围，每个哲学家面前有一碗饭和一根筷子。

哲学家的生活方式是交替地进行思考和进食。

当一个哲学家思考时，他不需要使用他的两个筷子；当一个哲学家想吃饭时，他需要同时获取他的左右两个筷子，并在获取到筷子后才能开始进食。

问题的关键是如何解决哲学家间的筷子竞争问题，以及避免死锁的发生。

三、实验设计：1.并发思路每个哲学家作为一个进程，在进行思考和进食这两个操作之前，需要获取他的两个筷子。

接下来考虑进程同步的两个关键点：-互斥：保证每个筷子同时只能被一个哲学家使用，避免资源竞争问题。

-死锁避免：通过限制只允许至多四位哲学家同时持有筷子，从而避免死锁发生。

2.进程同步机制- 互斥：使用Semaphore实现互斥，每个筷子都是一个Semaphore，初始值为1-死锁避免：引入一个全局计数器，记录当前持有筷子的哲学家数量，每次哲学家想要获取筷子时，先检查该计数器，仅当计数器小于4时才会获取筷子。

四、实验步骤：1.创建5个哲学家进程和5个筷子线程。

2.每个哲学家的线程循环执行思考和进食操作。

3.在进食之前，哲学家需要获取两个筷子，获取筷子的顺序按照哲学家编号进行，每个哲学家先获取自己的左边筷子，再获取自己的右边筷子。

4.进行进食操作后，哲学家释放两个筷子。

5.循环执行步骤3和步骤4，直到实验结束。

五、实验结果：通过观察实验结果，可以看到哲学家的思考和进食操作交替进行，并且避免了死锁的发生。

六、实验总结：通过本次实验，我了解了操作系统中的进程同步机制，并学会了如何解决资源竞争和死锁问题。

在本实验中，我使用了Semaphore和全局计数器实现了互斥和死锁避免，从而成功模拟了哲学家就餐问题。

哲学家就餐问题解决死锁的三种思路

哲学家就餐问题是计算机科学中一个经典的同步问题，它描述了五位哲学家围坐在圆桌前就餐，每位哲学家必须先拿起右边的餐具再拿起左边的餐具，但每次只能有一位哲学家拿起餐具就餐。

这个问题的关键在于如何避免死锁，即所有哲学家都拿起了右边的餐具，然后等待拿左边餐具的哲学家放下右边的餐具。

为了解决这个问题，计算机科学家提出了三种思路。

第一种思路是引入一个“服务生”，服务生负责给哲学家提供餐具，每次只允许一个哲学家向服务生请求餐具，这样就可以避免死锁。

然而，这种方法可能会引入新的竞争条件，服务生可能会成为新的瓶颈，从而降低系统的效率。

第二种思路是引入资源分级，为了避免死锁，可以给每个哲学家的餐具加上编号，要求哲学家先拿编号较小的餐具，再拿编号较大的餐具。

这样就可以避免死锁，但是可能会增加系统的复杂性，需要管理更多的资源状态。

第三种思路是破坏死锁的四个必要条件之一。

死锁发生的四个必要条件分别是互斥、请求并持有、不可剥夺和循环等待。

为了避免死锁，可以破坏其中一个或多个条件。

可以引入超时机制，当哲学家拿到一个餐具后，一定时间内没有获得另一个餐具，就放下手中的餐具，避免形成循环等待。

这种方法可以在不增加系统复杂性的情况下有效地解决死锁问题。

在我看来，这三种思路各有优缺点，要根据具体的场景和需求选择合适的方法。

不同的问题可能需要采用不同的思路来解决，需要权衡各种因素来做出最佳的决策。

哲学家就餐问题是一个充满哲学思考的经典问题，它不仅考察了计算机科学中的同步与互斥问题，更可以引发我们对于资源分配、竞争条件和系统设计的深入思考。

通过对哲学家就餐问题的深入理解，我们可以更加灵活地运用不同的思路解决实际中的问题，让我们的系统更加健壮和高效。

结语：通过对哲学家就餐问题的深入探讨，我们可以发现在计算机科学中，解决死锁问题有很多种思路，每种思路都有其独特的优缺点。

只有充分理解这些思路并根据具体情况做出权衡，才能更好地解决实际中遇到的死锁问题。

哲学家就餐问题

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#include#include#include#include#define NOC 5 //number of chopstic#define NOP 5 //number of philosopher sem_t chopstic[NOC]; //semaphoreint flag[5]; //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(&chopstic[i]);sem_wait(&chopstic[j]);printf("philosopher%d get %d\n", i, j);flag[i] = 1; //philosopher is eatingprintf("waitting:"); //print others' statuswhile(temp < 5){if(!flag[temp])printf("philosopher%d\t", temp);temp++;}temp = 0;printf("\n");printf("eating:");// print others' statuswhile(temp < 5){if(flag[temp])printf("philosopher%d\t", temp);temp++;}printf("\n\n");temp = 0;//printf("\nphilosopher%d is eating\n\n", i); sleep(2);flag[i] = 0;printf("philosopher%d put %d\n", i, i); sem_post(&chopstic[i]); printf("philosopher%d put %d\n", i, j); sem_post(&chopstic[j]); }else{ //even take right firstsem_wait(&chopstic[j]);printf("philosopher%d get %d\n", i, j);sem_wait(&chopstic[i]);printf("philosopher%d get %d\n", i, i);flag[i] = 1;printf("waitting:");while(temp < 5){if(!flag[temp])printf("philosopher%d\t", temp);}temp = 0;printf("\n");printf("eating:");while(temp < 5){if(flag[temp])printf("philosopher%d\t", temp);temp++;printf("\n\n");temp = 0;//printf("\nphilosopher%d is eating\n\n", i);sleep(2);flag[i] = 0;printf("philosopher%d put %d\n", i, j);sem_post(&chopstic[j]);printf("philosopher%d put %d\n", i, i);sem_post(&chopstic[i]);}}}int main(void){int i = 0;int error;pthread_t philosopher[NOP];//init semwhile(i < 5){flag[i] = 0;sem_init(&chopstic[i], 0, 1);i++;}i = 0;//create threadwhile(i < 5){error = pthread_create(&philosopher[i], NULL, (void *)eat, (void *)i);printf("error:create thread failed!!\n");exit(0);}i++;}//destroy threadwhile(i < 5){pthread_join(philosopher[i], NULL);i++;}i = 0;//destroy semwhile(i < 5){sem_destroy(&chopstic[i]);i++;}return 0;}七、实验及结果分析：运⾏结果：udbwxfso@ubuntu:~/Desktop/sy2$ gcc gphilosopher.c -pthread udbwxfso@ubuntu:~/Desktop/sy2$ ./a.out philosopher4 get 4philosopher4 get 0waitting:philosopher0 philosopher1 philosopher2 philosopher3 eating:philosopher4philosopher2 get 2philosopher2 get 3waitting:philosopher0 philosopher1 philosopher3eating:philosopher2 philosopher4philosopher4 put 4philosopher4 put 0philosopher4 get 4philosopher4 get 0waitting:philosopher0 philosopher1 philosopher3eating:philosopher2 philosopher4philosopher2 put 3philosopher2 get 2philosopher2 get 3waitting:philosopher0 philosopher1 philosopher3eating:philosopher2 philosopher4philosopher4 put 4philosopher3 get 4philosopher4 put 0philosopher0 get 0philosopher0 get 1waitting:philosopher1 philosopher3 philosopher4eating:philosopher0 philosopher2philosopher2 put 2philosopher2 put 3philosopher2 get 2philosopher2 get 3waitting:philosopher1 philosopher3 philosopher4eating:philosopher0 philosopher2philosopher2 put 2philosopher2 put 3philosopher2 get 2philosopher2 get 3waitting:philosopher1 philosopher3 philosopher4eating:philosopher0 philosopher2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。

哲学家就餐问题(进程管理)

进程管理一、设计目的、功能与要求设计目的：掌握进程管理的相关内容，对进程的同步和互斥，及信号量机制有深入的理解实验内容：模拟实现用信号量机制解决哲学家就餐问题具体要求：任选一种计算机高级语言编程实现实现5个哲学家（5只筷子）的顺利就餐需避免出现死锁使用信号量、及信号量的等待队列使用P操作、V操作能够显示每个哲学家、及每只筷子的状态二、问题的详细描述、需求分析该实验要求模拟实现用信号量机制解决哲学家就餐问题。

哲学家就餐问题详细描述如下：有五个哲学家围坐在一圆桌旁，桌中央有一盘通心粉，每人面前有一只空盘子，有五个哲学家围坐在一圆桌旁，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时则同时将两支筷子放回原处。

规则：只有拿到两只筷子时，哲学家才能吃饭；只有拿到两只筷子时，哲学家才能吃饭；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；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；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。

为了解决哲学家就餐问题同时解决死锁现象，需要设计一定的解决策略。

有这样几种解决办法：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。

该实验我采取了第2种解决方案，每个哲学家在确定自己左右两边的筷子都能用时，才能同时拿起两只筷子进餐，进餐完成后同时放下两只筷子。

三、数据结构、功能设计（功能与框图、功能模块说明）该实验使用java的多线程，同时利用到关键字synchronized实现了共享数据的互斥锁定，以保证每只筷子的状态的互斥的。

操作系统——哲学家进餐问题的解决方法

操作系统——哲学家进餐问题的解决⽅法⼀、问题描述五个哲学家共⽤⼀张圆桌，分别坐在五张椅⼦上，圆桌上有五个碗和五只筷⼦。

平时哲学家进⾏思考，当即饥饿时拿起左右两边的筷⼦，只有拿到两只筷⼦时才能进餐，进餐完毕，放下筷⼦继续思考。

⼆、问题分析这是经典的进程同步问题。

筷⼦是临界资源，每只筷⼦都⽤⼀个互斥量表⽰。

semaphore chopstick[5] = {1, 1, 1, 1, 1}错误⽰例：semaphore chopstick[5] = {1, 1, 1, 1, 1};void philosopher(int i){do{wait(chopstick[i]);wait(chopstick[(i+1)%5]);//eat//...signal(chopstick[i]);signal(chopstick[(i+1)%5]);//think//...}while(true);}这样做会带来⼀个问题，当五个哲学家同时饥饿拿起左边的筷⼦时，试图拿右边的筷⼦，就会进⼊死锁。

三、解决⽅法1.⾄多有四位哲学家同时拿起左边的筷⼦，即⾄多只有四个哲学家同时进餐，这样能保证⾄少有⼀个哲学家能够进餐。

2.仅当哲学家左右两边的筷⼦都可⽤时，才能进餐3.规定奇数号哲学家先拿左边的筷⼦，再拿右边的筷⼦；偶数号哲学家相反。

解法1⽤⼀个信号量counter表⽰哲学家同时进餐的⼈数，初始值为4semaphore chopstick[5] = {1, 1, 1, 1, 1};counter=4;void philosopher(int i){do{wait(counter);wait(chopstick[i]);wait(chopstick[(i+1)%5]);//eat//...signal(chopstick[i]);signal(chopstick[(i+1)%5]);signal(counter)//think//...}while(true);}解法2使⽤AND型信号量，当两个临界资源都满⾜后才能进餐semaphore chopstick[5] = {1, 1, 1, 1, 1};void philosopher(int i){do{Swait(chopstick[i], chopstick[(i+1)%5]);//eat//...Ssignal(chopstick[i], chopstick[(i+1)%5]);//think//...}while(true);}解法3semaphore chopstick[5] = {1, 1, 1, 1, 1};void philosopher(int i){do{if(i%2){wait(chopstick[i]);wait(chopstick[(i+1)%5]);}else{wait(chopstick[(i+1)%5]);wait(chopstick[i]);}//eat//...signal(chopstick[i]);signal(chopstick[(i+1)%5]);//think//...}while(true);}。

进程同步与互斥_哲学家进餐问题

2.
2.1总体设计思想
哲学家的生活就是思考和吃饭，即思考，饿了就吃，吃饱了再思考，循环往复。要求是：每一个哲学家只有在拿到位于他左右两侧的筷子后，才能够就餐；哲学家不能拿着一只筷子不放手，也不能从其他哲学家手中抢夺筷子；哲学家每次吃饱后必须放下他手中的两只筷子恢复思考，不能强抓住筷子不放。
设计一个程序，能够显示当前各哲学家的状态和桌上筷子的使用情况，并能无死锁的推算出下一状态各哲学家的状态和桌上筷子的使用情况。即设计一个能安排哲学家正常生活的程序。
4
using System;
using System.Collections.Generic;
using ponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
3.退出区:清除临界区被占用的标志
4.剩余区：进程与临界区不相关部分的代码
2.2系，是为完成某种任务而建立的两个或多个线程，这个线程需要在某些位置上协调他们的工作次序而等待、传递信息所产生的制约关系。进程间的直接制约关系来源于他们之间的合作。
比如说进程A需要从缓冲区读取进程B产生的信息，当缓冲区为空时，进程B因为读取不到信息而被阻塞。而当进程A产生信息放入缓冲区时，进程B才会被唤醒。概念如下图所示。
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
pts = new ParameterizedThreadStart(Eating);
m_thread[i] = new Thread(pts);
}
Philospher ph = new Philospher();

操作系统-哲学家就餐问题

一、问题描述：有五个哲学家围坐在一圆桌旁，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每个哲学家的行为是思考，感到饥饿，然后吃通心粉.为了吃通心粉，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二、防止死锁发生的分配方式：仅当一个哲学家左右两边的筷子都可用时，才允许他拿筷子。

这样要么一次占有两只筷子（所有线程需要的资源）进行下一步的吃通心粉，然后释放所有的资源；要么不占用资源，这样就不可能产生死锁了。

三、产生死锁的分配方式：当筷子（资源）可用时，先分配左边的筷子，等待一会后再分配右边的筷子，由于这个过程中，左边的筷子一直没有释放，就有可能产生死锁了。

四、程序运行说明程序运行过程中会弹出一个MessageBox提示操作者操作：1．第一个对话框用于选择运行模式a．选择yes 表示采用的是运行的防止死锁的方式，这样的话整个程序可以一直运行下去，不会产生死锁。

b．选择no 表示运行产生死锁的方式会弹出第二个对话框。

2．第二个对话框用于选择运行时，线程运行的时间a. 选择 res 线程时间比较短，很快就可以死锁b．选择no 线程时间跟选择yes 时候的时间差不多，产生死锁的时间稍微长一点五、关于哲学家就餐问题的程序代码分析：A. Dining.c变量说明：函数说明：B．Mutex.c函数说明：1. DWORD WINAPI PhilosopherThread(LPVOID pVoid)哲学家进程：用于分配给哲学家筷子（资源）通过开始运行时候的对话框的选择来控制资源的分配方式：两中分配方式见二、三所述。

通过随机产生的时间来控制线程的运行，每个哲学家的状态都是resting waiting eating,一直循环。

2．int Diner(void)用于建立互斥的信号对象（筷子）和启动哲学家进程。

哲学家就餐问题解决死锁的三种思路

哲学家就餐问题解决死锁的三种思路哲学家就餐问题解决死锁的三种思路一、引言哲学家就餐问题是计算机科学中一个经典的并发算法问题，其旨在通过模拟哲学家进餐的过程来展示并发编程中可能出现的死锁情况及解决方法。

在这个问题中，有五个哲学家坐在一张圆形桌子周围，每个哲学家有自己的饭碗和叉子。

他们的生活习惯是交替思考和进餐：当一个哲学家思考时，他将放下叉子，尝试从左右两边的邻居那里得到两个叉子以进行用餐；当一个哲学家吃饭时，他会用完两个叉子，然后放下叉子并继续思考。

问题的关键是如何避免哲学家之间发生死锁，即每个哲学家都拿起了自己右边的叉子，而没有一个人能拿到他左边的叉子。

本文将介绍三种解决死锁问题的思路。

二、解决思路一：资源分级资源分级的思路是将叉子进行分级，例如将五个叉子从1到5进行编号。

对于每个哲学家，他必须先尝试获得数字较小的叉子，然后才能尝试获取数字较大的叉子。

这样做的目的是避免所有哲学家同时尝试获取同一个叉子，从而导致死锁的发生。

当一个哲学家需要进餐时，他必须先获取编号较小的叉子，然后尝试获取编号较大的叉子。

如果他无法获取到编号较小的叉子，他就会放下已经获取的叉子，并释放已经占用的资源。

这样，其他哲学家就有机会获取叉子继续进餐。

这种思路可以有效地解决死锁问题。

三、解决思路二：资源分配顺序资源分配顺序的思路是约定哲学家获取叉子的顺序。

在这种思路中，我们可以为每个哲学家分配一个固定的顺序，例如从1到5。

按照这个顺序，哲学家们必须按照排列顺序尝试获取叉子。

当一个哲学家需要进餐时，他会按照规定的顺序尝试获取叉子。

如果他无法获取到所需的叉子，他就会放下已经获取的叉子，并释放已经占用的资源。

这样，其他哲学家就有机会获取叉子继续进餐。

通过约定获取资源的顺序，我们可以避免死锁的发生。

四、解决思路三：资源剥夺法资源剥夺法的思路是当一个哲学家尝试获取叉子时，如果他无法获取到所需的叉子，他将放下已经获取的叉子并等待一段时间后重试。

操作系统实验4-4实验报告

操作系统实验4-4实验报告一、实验目的本次操作系统实验 4-4 的目的是深入了解和掌握操作系统中进程管理的相关知识和技术，通过实际操作和观察，加深对进程调度算法、进程同步与互斥等概念的理解，并提高解决实际问题的能力。

二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，编程环境为 Visual Studio 2019。

三、实验内容1、进程调度算法的实现先来先服务（FCFS）算法短作业优先（SJF）算法时间片轮转（RR）算法优先级调度算法2、进程同步与互斥的实现使用信号量实现生产者消费者问题使用互斥锁实现哲学家进餐问题四、实验步骤1、进程调度算法的实现先来先服务（FCFS）算法设计数据结构来表示进程，包括进程ID、到达时间、服务时间等。

按照进程到达的先后顺序将它们放入就绪队列。

从就绪队列中选择第一个进程进行处理，计算其完成时间、周转时间和带权周转时间。

短作业优先（SJF）算法在设计的数据结构中增加作业长度的字段。

每次从就绪队列中选择服务时间最短的进程进行处理。

计算相关的时间指标。

时间片轮转（RR）算法设定时间片的大小。

将就绪进程按照到达时间的先后顺序放入队列。

每个进程每次获得一个时间片的执行时间，若未完成则重新放入队列末尾。

优先级调度算法为每个进程设置优先级。

按照优先级的高低从就绪队列中选择进程执行。

2、进程同步与互斥的实现生产者消费者问题创建一个共享缓冲区。

生产者进程负责向缓冲区中生产数据，消费者进程从缓冲区中消费数据。

使用信号量来控制缓冲区的满和空状态，实现进程的同步。

哲学家进餐问题模拟多个哲学家围绕一张圆桌进餐的场景。

每个哲学家需要同时获取左右两边的筷子才能进餐。

使用互斥锁来保证筷子的互斥访问，避免死锁的发生。

五、实验结果与分析1、进程调度算法的结果与分析先来先服务（FCFS）算法优点：实现简单，公平对待每个进程。

缺点：对短作业不利，平均周转时间可能较长。

短作业优先（SJF）算法优点：能有效降低平均周转时间，提高系统的吞吐量。

操作系统哲学家就餐问题实验报告

操作系统哲学家就餐问题实验报告实验目的：通过实验探究操作系统中的哲学家就餐问题，了解并掌握解决该问题的不同算法。

实验原理：哲学家就餐问题是一个典型的并发控制问题，该问题描述了一群哲学家围坐在圆桌上，每个哲学家左右两边各有一只筷子，哲学家只有同时拿到左右两只筷子时才能进餐，进餐完毕后将筷子放回桌面。

该问题的解决涉及到互斥、死锁、饥饿等并发问题。

实验步骤：1. 实现基于信号量的解法：- 为每个哲学家和筷子创建一个信号量；- 哲学家进入就餐前先检查左右两只筷子是否可用；- 若可用，则将左右两只筷子设置为不可用，并进餐；- 进餐完毕后将左右两只筷子设置为可用。

2. 实现基于管程的解法：- 哲学家类中定义进餐和放下筷子的方法；- 使用一个互斥锁来确保每次只有一个哲学家能进入管程；- 当某个哲学家想要进餐时，先检查是否有足够的筷子可用；- 若可用，则进入进餐方法，将筷子设置为不可用，并开始进餐； - 进餐完毕后，释放筷子并通知其他哲学家。

3. 运行实验程序，观察哲学家的就餐过程。

4. 分析实验结果，比较两种算法的优缺点。

实验结果与分析：通过观察实验程序运行的结果，可以发现在基于信号量的解法中，哲学家的就餐过程是以并发的方式进行的，每个哲学家在不产生死锁的前提下获取到筷子并进餐。

但是，由于每个哲学家只能同时拿到一只筷子，有可能会出现饥饿的情况，即某个哲学家一直无法获取到筷子进餐。

而基于管程的解法则能够避免饥饿的问题，每个哲学家在进餐前都会检查是否有足够的筷子可用，若不可用则等待。

通过互斥锁的使用，确保每次只有一个哲学家能够进入管程进行操作，避免了并发产生的问题。

综上所述，基于管程的解法相对于基于信号量的解法更加可靠，能够避免饥饿问题的出现。

但是在实际应用中，两种解法的选择还需要根据具体情况进行权衡和取舍。

有效的解决哲学家就餐问题的方法

有效的解决哲学家就餐问题的方法有效的解决哲学家就餐问题的方法引言哲学家就餐问题是一个经典的并发算法问题，描述了五个哲学家围坐在圆桌旁，需要通过共享的筷子来进行进餐的场景。

在这个问题中，每个哲学家需要交替地进行思考和进餐，而他们的进餐需要两根筷子。

解决方法为了有效地解决哲学家就餐问题，我们可以采用以下几种方法：1.资源分级分配：引入一个资源分级机制，确保每个哲学家在进餐时仅能获得特定的筷子，而非两根。

这样一来，将不会出现所有哲学家同时拿起自己左边的筷子的情况，从而避免死锁。

2.奇偶策略：将哲学家分为奇数和偶数两组，奇数组先尝试获取左边的筷子，偶数组先尝试获取右边的筷子。

通过交替获取筷子的方式，可以避免所有哲学家同时获取同一边筷子的情况，降低死锁可能性。

3.资源分配顺序：当一个哲学家准备就餐时，他需要按照特定的顺序获取筷子，而不是随机选择。

通过确定筷子获取的顺序，可以规避潜在的死锁情况。

4.资源抢占：引入资源抢占的机制，当一个哲学家尝试获取筷子时，如果发现对应的筷子已被其他哲学家占用，他可以选择尝试获取其他筷子，或者等待一段时间后再次尝试。

这样可以有效避免死锁，并提高吞吐量。

5.动态调整资源：根据当前进餐的哲学家数量，动态调整可用的筷子资源。

当哲学家数量较少时，可以减少筷子的个数，避免资源浪费；当数量较多时，则需要增加筷子的个数，保证所有哲学家都能同时用餐。

结论哲学家就餐问题是一个常见的并发问题，通过采用上述方法中的一种或多种，可以有效解决死锁和资源浪费的问题，提高整体的系统效率和可靠性。

在实际应用中，需要根据场景的具体需求和系统特点选择合适的方法，并进行适当优化。

6.基于信号量的解决方案：使用信号量作为同步工具，每个哲学家尝试获取筷子时需要先获取两个信号量，表示左右两只筷子的可用性。

当某个哲学家无法获取到两个信号量时，则放弃当前的操作，等待一段时间后再次尝试。

这种方法可以有效防止死锁的发生。

7.餐位限制：通过限制同时进餐的哲学家人数来解决就餐问题。

有效的解决哲学家就餐问题的方法

有效的解决哲学家就餐问题的方法
哲学家就餐问题是一个经典的并发编程问题，旨在探讨资源竞争和死锁等并发编程中的困境。

这个问题涉及一组哲学家坐在圆桌周围，并尝试进行思考和就餐。

每个哲学家之间有一只餐叉，而就餐需要同时拿到两只餐叉。

问题的关键在于如何确保每个哲学家都能成功就餐，同时避免死锁情况的发生。

以下是一些有效的解决哲学家就餐问题的方法：
1. 资源分级分配：引入资源分级分配的概念，让哲学家按照顺序获取餐叉。

例如，可以规定哲学家必须先拿起左边的餐叉，再拿起右边的餐叉，或者规定只有在两边的餐叉都可用时才可以同时拿起。

2. 割舍法：引入一个资源管理者（或者称为仲裁者），负责控制哲学家的资源访问。

当哲学家要就餐时，必须向资源管理者申请获取餐叉的许可。

资源管理者可以限制同时就餐的哲学家数量，避免资源竞争和死锁。

3. 破坏循环等待条件：每个哲学家都可以按照固定的顺序去获取餐叉，比如按照序号从小到大的顺序。

这样可以避免出现所有哲学家都拿起了一个餐叉但无法获取到第二只餐叉的死锁情况。

4. 引入超时机制：设置一个超时时间，在等待获取餐叉的过程中如果超过了超时时间仍未获得所需资源，哲学家将释放已经获得的资源并稍后再试，以避免陷入死锁。

5. 资源共享与互斥：使用信号量、互斥锁或其他并发编程机制，确保每次只有一个哲学家可以访问餐叉，其他哲学家必须等待。

这些方法都有助于解决哲学家就餐问题中的资源竞争和死锁情况。

但需要注意的是，并发编程问题的解决方法可能会因编程语言、操作系统和具体情境而有所不同，因此在实际应用中需要根据具体情况选择和调整解决方案。