文档介绍：扬州大学《操作系统》课程设计说明书 1 /9 操作系统课程设计题目进程同步模拟设计—哲学家就餐学院信息工程专业计算机科学与技术班级 1102 姓名王卫其指导教师邹姝稚 20014 年1月7日利用线程机制实现“哲学家进餐”问题 1. 设计目的 “哲学家就餐”模型,掌握基本的同步、互斥算法。 ,理解并发过程中的死锁现象。扬州大学《操作系统》课程设计说明书 2 /9 Linux 多线程创建及并发机制、线程同步机制。 Linux POSIX 线程接口实现无死锁的哲学家就餐问题。 2. 需求分析问题描述(1) 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(此图中以叉子代表筷子) (2) 规则: ①只有拿到两只筷子时,哲学家才能吃饭; ②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; ③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。(3) 由此出现的问题: 可能出现死锁问题,因为当五个哲学家都饥饿时,都拿着一支筷子,这样就可能五个哲学家都用不上餐问题分析该问题可用记录型信号量或者是 AND 型信号量解决。记录型信号量解决: 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,可以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。当哲学家饥饿时总扬州大学《操作系统》课程设计说明书 3 /9 是先拿其左边的筷子,成功后,再去拿右边的筷子,又成功后方可就餐。进餐完,又先放下他左边的筷子,再放下右边筷子。这个算法可以保证不会有两个相邻的哲学家同时就餐,但有可能引起死锁。 AND 型信号量解决: 在哲学家就餐过程中,要求每个哲学家先获得两个临界资源后方能就餐,这在本质上就是 AND 同步问题,故用 AND 信号量机制可获得最简洁的解法。解决方法对于死锁问题可采取这样的几种解决方法: (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。(4) 把筷子顺序编号 fk0, fk1, fk2, fk3, fk4 ,给每个哲学家分配筷子时,必须依从小号到大号(或者相反顺序)进行。本实验,我们采用第二种解决方法 3. 功能设计数据结构及模块说明主要的数据结构及模块有: class ChopStick (筷子类) class Philosopher (哲学家类) (1) class ChopStick {数据成员: int ID; //筷子编号 bool available //筷子是否可用函数成员: Bool takeup( )//筷子拿起操作{While(!available){ return false;} //判断筷子现在是否可用 Available =