Linux 多线程同步之哲学家用餐问题分析

有五个哲学家公用一张餐桌，分别坐在周围的五张椅子上，在餐桌上有五个碗和五只筷子，他们的生活方式是交替地进行思考和用餐。平时，一个哲学家进行思考，饥饿时便试图拿取其左右最靠近他的筷子，只有在他拿到两只筷子时才能进餐，进餐完毕，放下筷子继续思考。

思路：

选用互斥锁mutex，如创建5个， pthread_mutex_t m[5];
模型抽象：
5个哲学家 --> 5个线程； 5支筷子 --> 5把互斥锁 int left(左手)， right(右手)
5个哲学家使用相同的逻辑，可通用一个线程主函数，void *tfn(void *arg)，使用参数来表示线程编号：int i = (int)arg;
哲学家线程根据编号知道自己是第几个哲学家，而后选定锁，锁住，吃饭。否则哲学家thinking。
       A   B   C   D   E
5支筷子，在逻辑上形成环： 0   1   2   3   4   分别对应5个哲学家：

所以有：
if(i == 4)
left = i, right = 0;
else 
left = i, right = i+1;
振荡：如果每个人都攥着自己左手的锁，尝试去拿右手锁，拿不到则将锁释放。过会儿五个人又同时再攥着左手锁尝试拿右手锁，依然拿不到。如此往复形成另外一种极端死锁的现象——振荡。
避免振荡现象：只需5个人中，任意一个人，拿锁的方向与其他人相逆即可(如：E，原来：左：4，右：0 现在：左：0， 右：4)。
所以以上if else语句应改为：
if(i == 4)
left = 0, right = i;
else 
left = i, right = i+1;
而后， 首先应让哲学家尝试加左手锁：
while { 
pthread_mutex_lock(&m[left]); 如果加锁成功，函数返回再加右手锁，
如果失败，应立即释放左手锁，等待。
若，左右手都加锁成功 --> 吃 --> 吃完 --> 释放锁（应先释放右手、再释放左手，是加锁顺序的逆序）
}
主线程(main)中，初始化5把锁，销毁5把锁，创建5个线程（并将i传递给线程主函数），回收5个线程。
避免死锁的方法：
1. 当得不到所有所需资源时，放弃已经获得的资源，等待。
2. 保证资源的获取顺序，要求每个线程获取资源的顺序一致。如：A获取顺序1、2、3；B顺序应也是1、2、3。若B为3、2、1则易出现死锁现象。

代码：

#include
#include
#include
#include


pthread_mutex_t chopstick[5]; //5把锁，也就是5根筷子。

void*tfn(void *arg)
{
	int i = (int)arg;

	int left,right;  //左右筷子的编号。

	if(i == 4)
	{
		left = 0;
		right = i;
	}
	else
	{
		left = i;
		right = i+1;
	}

	while(1)
	{
		sleep(1);  //思考
		pthread_mutex_lock(&chopstick[left]); //拿到左手的筷子。
		printf("philosopher %d fetches chopstick %d\n",i,left);
		if(pthread_mutex_trylock(&chopstick[right]) != 0 )//拿右手的筷子失败
		{
			pthread_mutex_unlock(&chopstick[left]); //右手筷子被拿走，放下左手的筷子。
			continue;
		}

		printf("philosopher %d fetches chopstick %d\n",i,right);
		printf("philosopher %d is eating.\n",i);
		sleep(2);  //吃饭

		pthread_mutex_unlock(&chopstick[right]); //放下右手的筷子。
		printf("philosopher %d release chopstick %d\n",i,right);

		pthread_mutex_unlock(&chopstick[left]); //放下右手的筷子。
		printf("philosopher %d release chopstick %d\n",i,left);

	}
}






int main()
{
	pthread_t tid[5]; //5个哲学家

	int i ;
	for(i = 0; i < 5; ++i)
	{
		pthread_mutex_init(&chopstick[i],NULL);
		pthread_create(&tid[i],NULL,tfn,(void*)i);
	}


	for( i = 0; i < 5; ++i)
	{
		pthread_join(tid[i],NULL);
	}

	return 0;
}