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哲学家就餐问题之解
摘 要：
本文讨论了如何使用信号量解决操作系统中经典的哲学家就餐问题，探讨了并发进程进行同类资源竞争所引发的进程死锁，饥饿的相关解决方案；在多道程序的系统环境中，由于资源的数量远远不能满足并发进程的需求，并发进程执行过程中要进行同类资源竞争，但是随之带来的就是进程死锁和进程饥饿。为此，引入PV操作和信号量，对并发进程执行进行条件控制，使得并发进程在在竞争同类资源时不会出现以上两种状况，以达到并发进程正常执行的目的。
关键词：哲学家问题，操作系统，P操作、V操作，进程同步与互斥，资源分配
1. 引言：
哲学家就餐问题由Dijkstra提出的多进程之间同步访问有限资源的著名案例，哲学家进餐问题（如图1-1所示）讲述了五名哲学家围坐在一张圆桌旁，桌子中央有一盘通心面，每个人面前有一个空盘子，每两个人之间放一只筷子（每位哲学家进餐是一个进程，筷子是竞争的临界资源）。在进餐时，每个人只能从自己的左边和右边取筷子，要同时拿到两根筷子哲学家方能就餐；就餐完毕后，哲学家将手中的筷子放回原位，并进入思考状态；如果不能同时拿到两根筷子，哲学家进入饥饿状态；如果每位哲学家仅拿到一只筷子，都等待相邻哲学家放下筷子，每位哲学家将会都将会无休止的等待下去，陷入死锁。为了使每位哲学家都能顺利就餐，以下提供了几种不同解决方案！
图1-1
2. 求解方法
2.1方案一：
设置互斥信号量，每次至多4个哲学家进餐
五位哲学家同时进餐的情况下，如果每位哲学家都先拿起自己左边或右边的筷子，那么每个哲学家就都拿到了一只筷子，而无休止的等待旁边的哲学家放下筷子，结果他们都不能进餐，出现进程死锁！为防止出现的危险，考虑每次至多允许4位哲学家同时进入餐厅，第5位只有在已进入就餐的哲学家退席后才去就餐。此时最多4位哲学家哲学家就坐，因此至少保证有一位哲学家能够拿到左右两只筷子，从而完成就餐。
为此，5只筷子互斥使用，筷子编号0-4，对应设置五个初值为1的互斥信号量，此外，餐厅仅提供4个位子，需设置初值为4的同步信号量seat管理4个位置，即：
P（Chopstick[i]）//拿起筷子
V（Chopstick[i]）//放下筷子
P（seat）//哲学家进入餐厅申请位置
V（seat）//哲学家就餐完毕归还位置
第i（0<=i<=4）个哲学家“思考-就餐-思考过程”代码描述如下：
Philosopher(i)
{
While(TRUE)
{
Think();//哲学家思考
P(seat);
P(Chopstick[i]);
P(Chopstick[(i+1)mod 5]);
//哲学家拿起相邻筷子
Eat();
//哲学家就坐
V(Chopstick[i]);
V(Chopstick[i+1]);
V(seat);//就餐完毕，离席
}
}
2.2方案二&
哲学家就餐问题之解
摘 要：
本文讨论了如何使用信号量解决操作系统中经典的哲学家就餐问题，探讨了并发进程进行同类资源竞争所引发的进程死锁，饥饿的相关解决方案；在多道程序的系统环境中，由于资源的数量远远不能满足并发进程的需求，并发进程执行过程中要进行同类资源竞争，但是随之带来的就是进程死锁和进程饥饿。为此，引入PV操作和信号量，对并发进程执行进行条件控制，使得并发进程在在竞争同类资源时不会出现以上两种状况，以达到并发进程正常执行的目的。
关键词：哲学家问题，操作系统，P操作、V操作，进程同步与互斥，资源分配
1. 引言：
哲学家就餐问题由Dijkstra提出的多进程之间同步访问有限资源的著名案例，哲学家进餐问题（如图1-1所示）讲述了五名哲学家围坐在一张圆桌旁，桌子中央有一盘通心面，每个人面前有一个空盘子，每两个人之间放一只筷子（每位哲学家进餐是一个进程，筷子是竞争的临界资源）。在进餐时，每个人只能从自己的左边和右边取筷子，要同时拿到两根筷子哲学家方能就餐；就餐完毕后，哲学家将手中的筷子放回原位，并进入思考状态；如果不能同时拿到两根筷子，哲学家进入饥饿状态；如果每位哲学家仅拿到一只筷子，都等待相邻哲学家放下筷子，每位哲学家将会都将会无休止的等待下去，陷入死锁。为了使每位哲学家都能顺利就餐，以下提供了几种不同解决方案！
图1-1
2. 求解方法
2.1方案一：
设置互斥信号量，每次至多4个哲学家进餐
五位哲学家同时进餐的情况下，如果每位哲学家都先拿起自己左边或右边的筷子，那么每个哲学家就都拿到了一只筷子，而无休止的等待旁边的哲学家放下筷子，结果他们都不能进餐，出现进程死锁！为防止出现的危险，考虑每次至多允许4位哲学家同时进入餐厅，第5位只有在已进入就餐的哲学家退席后才去就餐。此时最多4位哲学家哲学家就坐，因此至少保证有一位哲学家能够拿到左右两只筷子，从而完成就餐。
为此，5只筷子互斥使用，筷子编号0-4，对应设置五个初值为1的互斥信号量，此外，餐厅仅提供4个位子，需设置初值为4的同步信号量seat管理4个位置，即：
P（Chopstick[i]）//拿起筷子
V（Chopstick[i]）//放下筷子
P（seat）//哲学家进入餐厅申请位置
V（seat）//哲学家就餐完毕归还位置
第i（0<=i<=4）个哲学家“思考-就餐-思考过程”代码描述如下：
Philosopher(i)
{
While(TRUE)
{
Think();//哲学家思考
P(seat);
P(Chopstick[i]);
P(Chopstick[(i+1)mod 5]);
//哲学家拿起相邻筷子
Eat();
//哲学家就坐
V(Chopstick[i]);
V(Chopstick[i+1]);
V(seat);//就餐完毕，离席
}
}
2.2方案二&
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