本文共 3828 字，大约阅读时间需要 12 分钟。

---

一、问题描述

有五个哲学家围在一张圆桌，分别坐在周围的五张椅子上，在圆上有五个碗和木质筷子，他们的生活方式是交替的进行思考和进餐。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，只有在他拿到两支筷子时才能进餐。进餐完毕后，放下筷子继续思考。

我们可以得知，筷子是临界资源，同一根筷子同一时刻只能有一个哲学家可以拿到。

二、问题分析

由问题描述我们可以知道，一共有五个哲学家，也就是五个进程：

五只筷子，也就是五个临界资源； 因为哲学家想要进餐，必须要同时获得左边和右边的筷子，这就是要同时进入两个临界区（使用左右两个临界资源），才可以进餐。

因为是五只筷子为临界资源，因此设置五个信号量即可

三、 一个错误的例子

首先我们根据之前学习的知识来解决问题，根据上面的分析，我们先给出结论：

semaphore mutex[5] = {
   1, 1, 1, 1, 1};  //初始化信号量void philosopher(int i){
   	do{
   		// thinking		P(mutex[i])			// 判断左边的筷子是否可用		p(mutex[(i+1)%5]);  // 判断右边的筷子是否可用		// ...		// eat		// ...		V(mutex[i]);        //退出临界区，放下左边的筷子		V(mutex[(i+1)%5]);	//退出临界区，放下右边的筷子 	}while(true);}

我们来分析下上面的代码，首先我们从一个哲学家的角度来看问题，程序似乎是没有问题的，申请到左右两支筷子后，然后开始进餐。

但是如果考虑到并发问题，五个哲学家同时拿起了左边的筷子，此时，五只筷子立刻都被占用了，没有可用的筷子了，当所有的哲学家再想拿起右边筷子的时候，因为临界资源不足，只能将自身阻塞，而所有的哲学家全部都会阻塞，并且不会释放自己手中拿着的左边的筷子，因此就会一直处于阻塞状态，无法进行进餐并思考。

​ 因为，为了解决五个哲学家争用的资源的问题，我们可以采用以下几种解决方法：

1. 至多只允许有四位哲学家同时去拿左边的筷子，最终能保证至少有一位哲学家能够进餐，并在用餐完毕后能释放他占用的筷子，从而使别的哲学家能够进餐；
2. 仅当哲学家的左、右两支筷子可用时，才允许他拿起筷子；
3. 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。

下面是我们对每种方法给出的伪代码。

四、 方法一：允许最多四位哲学家拿左边的筷子

对于方法一，至多只允许有四位哲学家同时拿左边的筷子，

我们可以简单的通过增加一个信号量实现，通过这个 信号量限定哲学家并发去进餐的数量。

semaphore mutex[5] = {
   1, 1, 1, 1, 1};semaphore count = 4; // 最多允许四位哲学家同时进餐void philosopher(int i){
   	do{
   		//thinging		P(count);			// 判断是否超过四个		P(mutex[i]);		// 判断缓冲池是否仍有空闲的缓冲区		P(mutex[(i+1)%5]);	// 判断缓冲池是否仍有空闲的缓冲区		// ...		// eat		// ...		V(mutex[i]);		// 释放空闲的缓冲区		V(mutex[(i+1)%5]);	// 释放空闲的缓冲区		V(count);	}while(true);}

五、 方法二：使用AND型信号量，同时判断左右的筷子

第二种方法，也就是使用AND型信号量，同时对哲学家左右两边的筷子同时申请。

下面是伪代码：

semaphore mutex[5] = {
   1, 1, 1, 1, 1}; // 初始化信号量void philosopher(int i){
   	do{
   		// thinking		Swait(mutex[i], mutex[(i+1)%5]);	// 进餐，同时判断左右的筷子		// ...		// eat		// ...		Ssignal(mutex[i] , mutex[(i+1)%5]);	// 进餐完毕，释放筷子	}while(true);}

六、 方法三：奇数拿左边筷子，偶数拿右边筷子

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。

伪代码如下：

semaphore mutex[5] = {
   1, 1, 1, 1, 1}; // 初始化信号量void philosopher(int i){
   	do{
   		// thinking		if(i%2 == 1){
   			P(mutex[i]); 			// 左			P(mutex[(i+1)%5]); 		// 右		}else{
   			P(mutex[(i+1)%5]); 		// 右			P(mutex[i]); 			// 左		}		// ...		// eat		// ...		V(mutex[i]);		// 释放空闲的缓冲区		V(mutex[(i+1)%5]);	// 释放空闲的缓冲区	}while(true);}

七、 测试

这里我们通过Java模拟实现哲学家进餐问题，这里我们使用方法一(其他几种方式只需修改对应哲学家线程中的代码即可)，下面是具体的代码：

import com.alibaba.fastjson.JSON;import lombok.extern.slf4j.Slf4j;import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.concurrent.Semaphore;/** * 学者进餐问题 */public class PhilosophersTest {
       static final Semaphore count = new Semaphore(4);    static final Semaphore[] mutex = {
   new Semaphore(1), new Semaphore(1),            new Semaphore(1), new Semaphore(1), new Semaphore(1)};    static class Philosopher extends Thread {
           Philosopher(String name) {
               super.setName(name);        }        @Override        public void run() {
               do {
                   try {
                       count.acquire();                    Integer i = Integer.parseInt(super.getName());                    mutex[i].acquire();                    mutex[(i + 1) % 5].acquire();                    log.info("哲学家【{}】号吃了通心粉！", i);                    mutex[i].release();                    mutex[(i + 1) % 5].release();                    count.release();                    Thread.sleep(5000);                } catch (InterruptedException e) {
                       log.error("哲学家执行时产生异常！");                }            } while (true);        }    }    public static void main(String[] args) {
           Philosopher p0 = new Philosopher("0");        Philosopher p1 = new Philosopher("1");        Philosopher p2 = new Philosopher("2");        Philosopher p3 = new Philosopher("3");        Philosopher p4 = new Philosopher("4");        p0.start();        p1.start();        p2.start();        p3.start();        p4.start();    }}

转载地址：https://ciellee.blog.csdn.net/article/details/107482597 如侵犯您的版权，请留言回复原文章的地址，我们会给您删除此文章，给您带来不便请您谅解！