哲学家吃饭问题实验报告操作系统

目录

1． 设计题目与要求 ??????????????????? 2

设计目的 设计要求

2． 总体设计思想与相关知识 ??????????????? 2

总体设计思想 问题描述 解决方案

3． 数据结构、流程图 ?????????????????? 2

数据结构 流程图

4．

源代码 ???????????????????????

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5． 运行结果 ??????????????????????

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6． 结果分析 ??????????????????????

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7． 总结及心得体会 ???????????????????

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1． 设计题目与要求

设计目的

掌握进程同步问题的解决思路及方法， 熟练使用 Windows操作系统提供的信号量机 制解决各种进程同步问题。

设计要求

设有五个哲学家 , 共用一张放有五把椅子的餐桌 , 每人坐在一把椅子上 ,桌子上有五 个碗和五只筷子 , 每人两边各放一只筷子。 哲学家们是交替思考和进餐 , 饥饿时便试图取 其左右最靠近他的筷子。条件 :

(1) 只有拿到两只筷子时 , 哲学家才能吃饭。

(2) 如果筷子已被别人拿走 , 则必须等别人吃完之后才能拿到筷子。

(3) 任意一个哲学家在自己未拿到两只筷子吃饭前 , 不会放下手中拿到的筷子。

2．总体设计思想与相关知识

总体设计思想

哲学家的生活就是思考和吃饭，即思考，饿了就餐，再思考，循环往复。要求是： 每一个哲学家只有在拿到位于他左右的筷子后，才能够就餐；哲学家只能先拿左边的筷 子，再去拿右边的筷子，而不能同时去抓他两边的筷子，也不能从其他哲学家手中抢夺 筷子；哲学家每次就餐后必须放下他手中的两把筷子后恢复思考， 不能强抓住餐具不放。

设计一个程序，能够显示当前各哲学家的状态和桌上餐具的使用情况，并能无死锁 的推算出下一状态各哲学家的状态和桌上餐具的使用情况。 即设计一个能安排哲学家正 常生活的程序。

问题描述 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。

解决方案

最多允许 4 个哲学家同时坐在桌子周围。

给所有哲学家编号，奇数号的哲学家必须首先拿左边的筷子，偶数号的哲学家则 反之。 为了避免死锁，把哲学家分为三种状态，思考，饥饿，进食，仅当一个哲学家左 右两边的筷子

都可用时，才允许他拿筷子，并且一次拿到两只筷子，否则不拿。 3．数据结构及流程图

数据结构

philosopherProc +myid:int +mystate:int +philosopherProc(LPVOIDlpParameter) +ResumeThread(hPhilosopher[i]):int +strcpy(stateStr, \ 程序中定义一个哲学家类，包含两个私有对象和四个公有对象。

myid 对象：报讯哲学家的编号。

mystate 对象：用于保存当前该哲学家的状态，

philosopherProc( LPVOID lpParameter) 方法：哲学家类构造函数， PHILOSOPHER_NUM 表示哲学家

编号

ResumeThread(hPhilosopher[i]) 方法：返回该哲学家编号 strcpy(stateStr, \方法：返回哲学家当前状

态

根据题目要求改变哲学家的状态(饥饿 -> 进餐-> 思考->饥饿????)

流程图

4． 源代码 (c++)

.... \

ReleaseMutex(mutex);

mystate = THINKING; //

THINKING

leftFork = (myid) % PHILOSOPHER_NUM; rightFork = (myid + 1) % PHILOSOPHER_NUM;

while (true) {

switch(mystate)

{ case THINKING:

mystate = HUNGRY; // strcpy(stateStr, \

break;

case HUNGRY:

strcpy(stateStr, \

ret = WaitForSingleObject(semaphore[leftFork], 0); // 可用 if (ret == WAIT_OBJECT_0)

{

ret = WaitForSingleObject(semaphore[rightFork], 0); // 再检查右筷子是否可用

if (ret == WAIT_OBJECT_0)

{

mystate = DINING; // 变自己的状态 strcpy(stateStr, \

} else {

ReleaseSemaphore(semaphore[leftFork], 1, NULL); // 用，就把左筷子放下 }

} break; case DINING:

// 吃完后把两支筷子都放下

ReleaseSemaphore(semaphore[leftFork], 1, NULL); ReleaseSemaphore(semaphore[rightFork], 1, NULL); mystate = THINKING; // strcpy(stateStr, \

break;

初始状态为

改变状态

先检查左筷子是否

左筷子可用就拿起，

右筷子可用，就改

如果右筷子不可

改变自己的状态

// 输出状态

WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);

cout << \ReleaseMutex(mutex);

// sleep a random time : between 1 - 5 s int sleepTime;

sleepTime = 1 + (int)*rand()/(RAND_MAX+); Sleep(sleepTime*10); }

}

int main()

{

int i;

srand(time(0));

mutex = CreateMutex(NULL, false, NULL); for (i=0; i

semaphore[i] = CreateSemaphore(NULL, 1, 1, NULL);

hPhilosopher[i]=CreateThread(NULL,0,philosopherProc,LPVOID(i), CREATE_SUSPENDED,0); }

for (i=0; i

ResumeThread(hPhilosopher[i]); Sleep(2000); return 0;

}

5． 运行结果