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电梯直达

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发表于 2015-03-30 11:14 |只看该作者 |倒序浏览

本帖最后由 goodpaperman 于 2015-03-30 13:56 编辑

前段时间看书上的一个哲学家进餐问题，感觉它的例子不是很好，因为打印一堆诸如：
“Philosopher A fetches chopstick 5
Philosopher B fetches chopstick 1
Philosopher B releases chopstick 1 2 ”
的信息虽然详实，但一点也不直观，如果信息量大的话，分析起来颇为头疼。
另外，照书上的提示，修改了线程 sleep 时间，发现还是很难产生死锁，这节本是要讲
哲学家就餐死锁的解决方案，但连死锁的现象都产生不了，如何再去谈解决? 所以我决定自己
写一个形象化的易产生死锁的哲学家就餐模拟程序，幸好之前刚学了 pthread 库的接口，
还没有忘掉很多，正好可以拿来一练，

废话不多说，先来看看运行效果图：

其中，每一行代表一次进餐状态快照，“|” 表示筷子，“O” 表示哲学家，为了便于输出，
这里把围成一圈的哲学家们拉成一长条，一个哲学家“O”旁边有两只筷子“|”，最后的哲学家
右边的筷子折返回来在最左边，这样理解就可以了，

筷子绿色表示被占用，或者是它左边的哲学家，或者是它右边的，如果哲学家“O”和筷子“|”
之间有“+”，则表示哲学家持有该筷子，哲学家红色表示其状态自上次有改变，这包括取得或
释放任意一侧的筷子，这样便于视力不好的同学观察，

死锁发生时，所有筷子为绿色，且所有哲学家的持有方向相同（只有单侧），这就是最后
一行的显示。此时主线程监视到死锁(尝试3次，以防线程竞争导致信息不准确)，它会将所有线程
取消后退出
下面来说明一下代码，原理就不多讲了，主要讲几个编译开关。
USE_SEM 宏表示使用 semaphore 来做筷子，否则使用 mutex；
USE_KEY 表示使用线程私有存储来取得临时状态，否则使用栈直接传递；
以上两项可以在 Makefile 编译时设定，注意在使用 mutex ，进程最后退出时会报如下错误：

pthread_mutex_destroy (&chops[ i ])[27072]: Device or resource busy

这是由于取消锁定线程不会解锁相应的锁，导致销毁 mutex 时报一个错误，该错误可以忽略不计
N 表示进餐的哲学家数量，目前为5；
以上一项可以在源代码中设定。
这里再补充一句，就是如果更有效的让哲学家们死锁，我之前以为将他们的吃饭、思考时间延长
就可以，实则不然，延长这两个时间只会让你陷入漫长的等待。正确的做法是延长取得第一只筷子
与第二只筷子之间的时间间隔，目前这个设置是1秒，而且为了快速得到死锁结果，就得让哲学家们
不停的转换状态，即缩小就餐与等待时间，目前设置为100毫秒，有兴趣的同学可以调整一下这两个
宏检验一下这个说法：
WAIT_MAX：吃饭、思考时间
WAIT_TIME：取两次筷子间隔