原部落格**：哲學家就餐問題-c語言講解
哲學家問題是作業系統中同步互斥的經典問題。通常使用訊號量，管程的方式。這篇文章將會簡要介紹問題的定義和類似服務生解法。並且用c語言實現解法。
問題描述：
五個哲學家圍繞坐在乙個圓形餐桌前，桌上放著五支筷子，每兩個哲學家之間放乙個筷子。哲學家的動作包括就餐和思考。思考不需要拿筷子，而就餐需要拿到兩個筷子才能就餐。兩個相鄰的哲學家需要共享乙個筷子（這個筷子就是乙個共享資源）。
這種情況可能產生死鎖，比如每個哲學家都拿著左手的筷子，永遠都在等右邊的筷子（或者相反）。
如何保證哲學家的動作有序進行，使得總有哲學家能拿到兩個叉子就餐？
在哲學家問題中，哲學家代表著"執行緒"，而叉子代表著"共享的物件"(shared object)。哲學家問題在作業系統中的真正含義是"乙個執行緒需要兩個共享的物件來完成一些工作"。
哲學家問題的有兩條互斥前提
當乙個人在進餐時，別人不能偷走這個人的筷子。（難不成從這個人手上搶過去嗎？）
乙個筷子最多只能被乙個人使用。
所以對於乙個哲學家來說，當他餓了的時候，他就要檢查是否有人在使用他需要的筷子，如果有，那麼他等待那人使用完才能獲得需要的筷子。在等待的過程中，他不會放下手上已有的筷子。如果他需要的筷子沒人在使用，他就獲得了指定的筷子。當他結束當前吃的動作（吃了幾口就思考。。。），就放下手上所有的筷子。
上圖用訊號量的方式來保證了互斥條件：chopstick陣列是乙個訊號量陣列，每一訊號量初始值為1（所以稱為binary semaphore，但是在上圖中沒有表現出來），每個哲學家在呼叫take_chopsticks函式時其實是在呼叫訊號量的wait函式：將訊號量減一，如果訊號量運算後的結果小於零則阻塞這個哲學家執行緒。直到獲得了這個筷子的哲學家程序放下筷子，呼叫訊號量post函式喚醒阻塞了的哲學家程序。
如果符合了互斥的要求，可能會出現死鎖的情況：
為了解決哲學家問題中的死鎖情況。我們需要實現同步。
我們可以給哲學家們設定一些"協議"。比如當任意乙個哲學家要進餐時檢查所需筷子是否可用，如果不能夠獲得所有需要的筷子，就放下來。然後隨機等待一段時間。時間到後，繼續嘗試。
我們在上面設定的"協議"還是會出現潛在問題的：所有的哲學家同時拿起右手的筷子，放下計時同一段時間，繼續拿起來。等待。所有哲學家執行緒starvation了（以上的情況發生的可能性看起來是很小，但是放到實際情況，發生的情況還是不算少見的）
隨便設定乙個協議，可能會造成效率低下。或著忙等待。
用訊號量方法來控制筷子滿足互斥條件可能會造成死鎖。
用同步來解決死鎖，還是可能造成忙等待，沒有死鎖，但還是沒有哲學家吃到飯。
所以僅僅是通過訊號量互斥和同步，無法完全解決哲學家問題。
當乙個哲學家在吃飯的時候，與她相鄰的哲學家不能吃飯。
同一時刻，只有乙個哲學家可以檢查是否滿足相鄰兩個哲學家不在吃飯的條件。（在一些解答中用服務員這個概念來表示。餐桌上只有乙個服務員，而且只有服務員有權利指派哲學家拿筷子。服務員只幫哲學家解決餐具的問題，一旦服務的哲學家拿到筷子，服務員就可以服務其他的哲學家）
如果滿足，則該哲學家獲取手邊兩個筷子就餐。其他的哲學家可以開始檢查條件。
如果不滿足，則將自己掛起，等待相鄰的哲學家放下筷子後通知自己。再重複步驟2的檢查過程。
當哲學家用餐結束。放下兩支筷子，通知喚醒相鄰的哲學家。
下圖用訊號量和互斥鎖實現了思路裡描述的過程
//這段**還不能直接執行。think(),wait(),post()和eat()尚未定義。
#define n 5
#define left (n+i-1)%n
#define right (i+1)%n
int state[n]
;/*儲存哲學家狀態的陣列，eating,thinking,hungry*/
semaphore mutex =1;
/*一次只能有乙個哲學家操作儲存哲學家狀態的陣列*/
semaphore p[n]=;
/*哲學家鎖,一開始每個哲學家都不占有資源，所以sema都為0，如果現在乙個哲學家呼叫sema_wait(),會被馬上阻塞*/
void
take_chopsticks
(int i)
void
take_chopsticks
(int i)
void
scheduler
(int i)
}void
philosopher
(int i)
理解semaphore及其用法詳解
哲學家就餐問題
三種不同的方式解決『』哲學家就餐『』這個經典的問題
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