プロセス(スレッド)間同期反発古典問題(二)哲学者問題

問題の説明:
哲学者の問題は、抽象的なデッドロックと資源の消耗の問題に使用されます.

にはn個のフォークがあり、n個の哲学者は、哲学者ごとに2本のフォークが必要で、食事をすることができます.

彼らは円卓を囲んで座っています.つまり、左手の右手にフォークがありますが、同じフォークかもしれません.

フォークごとに

しか使えません
問題の分析:
主にデッドロックとリソース消費の問題を考慮します.

デッドロックの状況を考慮して、誰もがフォークを持って、それではもう一人の哲学者がフォークを置くのを待っていて、それではすべてのプロセスは寝ていて、プロセスが目を覚ますことができなくて、それではデッドロック

に陥ります

資源の枯渇を考慮して、フォークを持った哲学者が自分で目を覚ましてフォークを置いて、しばらくしてから再び手を取ると仮定すると、すべてのプロセスが同時に実行され始め、デッドロックと同じようにデッドロックに陥ることになります.

基本的な考え方:

fork[MAX]は各フォークの状態を表し、各フォークには2つの状態がある.

汚れ:初期値は、フォークが使用されていないか、現在の所有者が

を使用していることを示しています.

浄:すでに取り上げられているが、

はまだ使われていないことを示している.

空腹の科学者にとって、彼はまず両側のスプーンがきれいかどうかを尋ねます.

汚れている場合は、現在の所有者に使用されているので、置くことができます.それでは、私は持って行って、フォークをきれいに拭くことができます.

きれいなフォークに対して、きっと使われるのを待っているに違いないので、私は寝て使い終わったら汚れたフォークを持っていくしかありません.

二人の哲学者が同じ資源を競争する場合、番号の小さい哲学者

に譲る.

では、プログラミングを容易にするために、上記の概念を信号量に対応することを考えています.フォークごとに哲学者が操作するしかないので、混乱が起こらないことを保証することができます.フォークごとにロックが必要です.哲学者は汚いときにしか取ることができません.だから、フォークごとに初期値が1の信号量として使用すればいいです.そして、デッドロックの発生を防止するために、反発ロックを追加します.

コードは次のとおりです.

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define MAX 5
#define TRUE 1

#define p(x) sem_wait(&x)
#define v(x) sem_post(&x)

/*
sem_wait(&x)
sem_wait       ，             "1",
                        
sem_post(&x)
        ，          "1"
*/

sem_t forks[MAX];//       ，0    ，1   
pthread_mutex_t mutex;

void init ( )
{
    int i;
    //      ，         (1)
    for ( i = 0 ; i < MAX ; i++ )
        sem_init( &forks[i] , 0 , 1 );
}

//           
void * philosopher ( void* arg )
{
    int* p = (int*)arg;
    int x = *p;//      id
    while ( TRUE )
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        p(forks[x]);//     ，               
        p(forks[(x+1)%MAX]);//  
        printf ( "the %dth philosopher having meal...
" , x );
        sleep(1);//      ...
        v(forks[x]);//        
        v(forks[(x+1)%MAX]);//  
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sleep(2);//        
    }
}

int main ( )
{
    init ();//        
    pthread_t id[MAX];//           id
    int tid[MAX];//         id
    int i;
    for ( i = 0 ; i < MAX ; i++ )
    {
        tid[i] = i;
        //        
        pthread_create ( &id[i] , NULL , philosopher , &tid[i] );
    }
    //       ，         
    for ( i = 0 ; i < MAX ; i++ )
        pthread_join ( id[i] , NULL );
}