实验四模拟“五个哲学家”问题

实验四模拟"五个哲学家"问题
魏陈强学号：23020092204168
谢思发学号：23020092204174
一、实验题目：
哲学家就餐问题是一种典型的同步问题，它是由Dijkstra提出并解决的。

该问题描述如下：有五个哲学家围坐在一张圆形餐桌，交替做以下两件事：吃饭和思考。

餐桌中间有一碗意大利面，每两个哲学家之间只有一支餐叉，如果他们想吃面则必须使用其左右的两支餐叉。

显然每次最多只能有2个哲学家同时进餐，而且进餐过程有可能会产生死锁，如每个哲学家都拿着左手餐叉，等待右手餐叉。

从而导致五个哲学家无法进餐而饿死。

现需实验模拟解决哲学家进餐问题，使哲学家们能顺利的进餐思考。

二、算法分析：
该实验的要点是，解决并发环境下，多进程之间的同步与互斥问题。

进程间的同步互斥必然涉及进程间通信。

但是进程的内存空间是彼此隔离的，因此它们之间的通信只能通过如下手段：IPC机制、管道、信号或文件。

本次实验采用文件手段解决通信问题。

经验证如果哲学家中同时存在左撇子和右撇子，则哲学家问题有解。

模拟程序的框架如下所示：定义5个文件，分别表示5个叉子。

其文件名按如下方式说明：
Static char* forks[5]={"fork0","fork1","fork2","fork3","fork4"};
哲学家的行为可以用如下函数描述：
Void philosopher(int i)
{
while(1){
thinking(i,nsecs);
TakeFork(i);
eating(i,nsecs);
putFork(i);
}
}
在主程序里，可以用以下的程序段生成5个哲学家进程：
#define N 5
for(i=0;i<N;i++){
pid=fork();
If(pid==0)
philosopher(i);
}
wait(NULL);
拿起叉子可以如此定义：
void takeFork(i)
{
if(i==N-1){
lock(forks[0]);
lock(forks[i]);
else {
lock(forks[i]);
lock(forks[i+1]);
}
}
放下叉子可以如此定义：
void putFork(i)
{
if(i==N-1){
unclolck(forks[0]);
unlock(forks[i]);
}
else{
unlock(forks[i]);
unlock(forks[i+1]);
}
}
三、详细代码
#include "apue.h"
#include <sys/wait.h>
#include <string.h>
#include "lock.h"
#include <stdlib.h>
#define N 5
int main(int argc,char *argv[])
{
int time,i;
pid_t pid[5];
static char* forks[5] = {"fork0","fork1","fork2", "fork3", "fork4"}; if(argc==2)
time=atoi(argv[1]);
else
err_sys("error!");
for(i=0;i<N;i++)
unlock(forks[i]);
for(i = 0; i < N; i++)
{
pid[i] = fork();
if( pid[i] == 0 )
{
while(1)
{
printf("The %d philosopher is thinking\n",i);
sleep(time);
if( i == N - 1 )
{
lock( forks[0] );
lock( forks[i] );
}
else
{
lock( forks[i] );
lock( forks[i + 1] );
}
printf("The %d philosopher is eating\n",i);
sleep(time);
if( i == N - 1 )
{
unlock( forks[0] );
unlock( forks[i] );
}
else
{
unlock( forks[i] );
unlock( forks[i + 1] );
}
}
}
// if(waitpid(pid[i],NULL,0)!=pid[i])
// err_sys("waitpid error");
}
wait(NULL);
exit(0);
}
四、实验结果
四、心得体会：
这次实验总体来说偏难，整个过程不太顺利。

前期因为对多进程理解的不够透彻，导致出现各种错误。

后来详细地阅读了进程的相关章节后，才有一个较为清晰的思路。

另外在编写过程中还是会犯一些低级错误。

虽然大多是粗心所致，不过也说明自己编程不够熟练。

经过这次实验，对多进程之间的同步和互斥机制有了较好的认识，同时也意识到自身编程能力的不足。

需要在以后多多练习。