PV操作經典例題哲學家進餐問題

哲學家進餐問題：

五個哲學家共用一張圓桌，分別坐在周圍的五張椅子上，在桌子上有五隻碗和五隻筷子，他們的生活方式是交替地進行思考和進餐。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，只有在他拿到兩隻筷子時才能進餐。進餐畢，放下筷子繼續思考。

分析：放在桌子上的筷子是臨界資源，在一段時間內只允許一位哲學家使用，為了實現對筷子的互斥訪問，可以用乙個訊號量表示筷子，由這五個訊號量構成訊號量陣列。

semaphore chopstick[5]
=;while
(true)

為避免死鎖，可以使用以下三種策略：

策略一：至多只允許四個哲學家同時進餐，以保證至少有乙個哲學家能夠進餐，最終總會釋放出他所使用過的兩支筷子，從而可使更多的哲學家進餐。定義訊號量count，只允許4個哲學家同時進餐，這樣就能保證至少有乙個哲學家可以就餐。

semaphore chopstick[5]
=;semaphore count=4;
// 設定乙個count，最多有四個哲學家可以進來
void
philosopher
(int i)
}

策略二：僅當哲學家的左右兩支筷子都可用時，才允許他拿起筷子進餐。可以利用and 型訊號量機制實現，也可以利用訊號量的保護機制實現。利用訊號量的保護機制實現的思想是通過記錄型訊號量mutex對取左側和右側筷子的操作進行保護，使之成為乙個原子操作，這樣可以防止死鎖的出現。描述如下：

用記錄型訊號量實現：

semaphore mutex =1;
// 這個過程需要判斷兩根筷子是否可用，並保護起來
semaphore chopstick[5]
=;void
philosopher
(int i)
}

用and型訊號量實現：

semaphore chopstick[5]
=;dowhile
(true)

策略三：規定奇數號的哲學家先拿起他左邊的筷子，然後再去拿他右邊的筷子；而偶數號的哲學家則先拿起他右邊的筷子，然後再去拿他左邊的筷子。按此規定，將是1、2號哲學家競爭1號筷子，3、4號哲學家競爭3號筷子。即五個哲學家都競爭奇數號筷子，獲得後，再去競爭偶數號筷子，最後總會有乙個哲學家能獲得兩支筷子而進餐。

semaphore chopstick[5]
=;void
philosopher
(int i)
else
//奇數哲學家，先左後右。
}}

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