哲学家就餐问题可以采取预防死锁的方案，就是使用互斥量和信号量锁定资源。
互斥量：
对资源进行锁定的意思就是说，当一个哲学家使用叉子的时候，他首先要先把叉子锁定，然后，拿起来。这个时候如果别的哲学家也来拿相同的叉子，发现，该叉子是被互斥量锁定了，不能够拿，那么，他就不会来抢占这个叉子，而是在排等待队列中。这样就可以避免死锁的发生。
信号量：
同样，没有资源的时候，信号量的值是0，有的时候就不断地加1。“0，1”信号和互斥量是相似的。
使用互斥量预防死锁代码：
/** *哲学家吃饭问题：几个哲学家吃饭，假定哲学家有五个人，这五个哲学家坐在一张圆桌上面， *每个哲学家的左手旁边都放有一个叉子(fork)，那么，这围城一圈的五个哲学家有五个叉子 *。每个哲学家有三种状态，thinking(思考)，trying(尝试去拿叉子吃饭)，eating(已 *经拿起叉子，正在吃饭)。每次吃饭需要两个叉子，也就是哲学家左右手边的叉子。 * */ /** * 本例使用pthread库实现哲学家进餐的问题。 * */ /** *在这个例子中使用互斥量解决死锁问题。 * */ #include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <stdlib.h> #include <sys/wait.h>//为了使用sleep()函数 #include <unistd.h>//参数的识别 #include <getopt.h> //长命令的解析 //哲学家的数目 int Number; //声明共享变量fork，其中fork的数目和哲学家数目是相同的 pthread_mutex_t *pfork; //定义一个philosopher的三个状态 #define Thinking 1 #define Trying 2 #define Eating 3 int *state; void *EatMeal(); //得到参数 void GetArg( char* argv[] /*in*/, int* number /*out*/ ); void main(int argc, char* argv[]) { int k =0; while(k<1) { int option_index = 0; int rvalue = 0; struct option long_option[] = { {"normal",0,0,0 }, {"method1",0,0,0}, {"method2",0,0,0} }; rvalue = getopt_long_only(argc,argv, "a:bc::", long_option,&option_index); switch(option_index) { case 0 : printf("%s ",long_option[option_index].name); break; case 1 : printf("%s ",long_option[option_index].name); break; case 2 : printf("%s ",long_option[option_index].name); break; } k++; } GetArg(argv, &Number); pfork = malloc(Number*sizeof(pthread_mutex_t)); state = malloc(Number*sizeof(int)); //声明进程数组，每一个进程代表一个哲学家 pthread_t philosopher[Number]; int i; //初始化每一个资源实例 for( i = 0; i < Number; i++) { pthread_mutex_init(&pfork[i],NULL); } //创建和哲学家数量想对应的进程，并且每个进程开始进行吃饭的活动 for( i = 0; i < Number; i++) { //记录当前进程的编号，并传递到Meal()函数中 int j = i; pthread_create(&philosopher[i], NULL, EatMeal, &j); printf("I am philosopher %d ", j); } //将所有的进程进行Join操作。 for( i=0; i < Number; i++) { pthread_join(philosopher[i], NULL); } //退出程序 pthread_exit(0); return ; } void *EatMeal(int *i) { //记录当前的线程id号 int id = *i; state[id] = Thinking; //线程初始化的时候为Thinking int leftFork = (id + Number -1) % Number; int rightFork = (id + Number +1) % Number; int mealTime = 5; int mymealTime = 0; while (mymealTime < mealTime) //每个philosopher必须吃得符合规定 { if(state[id] == Thinking) { printf("Philosopher %d is thinking ", id); sleep(1); state[id] = Trying; }else if(state[id] == Trying) { printf("Philosopher %d is Trying ", id); sleep(1); pthread_mutex_lock(&pfork[leftFork]); pthread_mutex_lock(&pfork[rightFork]); state[id] = Eating; } else { printf("Philosopher %d is Eating ", id); sleep(1); mymealTime++; pthread_mutex_unlock(&pfork[leftFork]); pthread_mutex_unlock(&pfork[rightFork]); } } } void GetArg( char * argv[], int* number ) { *number = strtol(argv[1], NULL, 10); }
使用信号量预防死锁代码：
/** *哲学家吃饭问题：几个哲学家吃饭，假定哲学家有五个人，这五个哲学家坐在一张圆桌上面， *每个哲学家的左手旁边都放有一个叉子(fork)，那么，这围城一圈的五个哲学家有五个叉子 *。每个哲学家有三种状态，thinking(思考)，trying(尝试去拿叉子吃饭)，eating(已 *经拿起叉子，正在吃饭)。每次吃饭需要两个叉子，也就是哲学家左右手边的叉子。 * */ /** * 本例使用信号量解决哲学家进餐的问题。 * 哲学家的数目和叉子的数目相等。 * 叉子是几个哲学家共享的资源，将这些资源声明为信号量，其中每一个资源为一个信号量， * 本例中的信号量为0和1两个值，当信号量为0的时候，是不能够被另外一个进程使用，当 * 信号两为1的时候，可以被使用。 * */ #include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <math.h> #include <sys/time.h> #include <semaphore.h> #include <stdlib.h> //设定哲学家的数目 int Number; //定义哲学家的三种状态 #define Thinking 1 #define Trying 2 #define Eating 3 pthread_mutex_t mutex; //声明一个互斥量，用来在使用资源的时候锁住 sem_t *semph; //为每一个叉子定义信号量 int *state; //记录每一个哲学家的状态 //得到参数 void GetArg( char* argv[]; int* number; ); void main(int argc, char* argv[]) { GetArg(argv, &Number); semph = malloc(Number* sizeof(sem_t)); state = malloc(Number* sizeof(int)); pthread_t philosopher[Number]; //为每一个哲学家声明一个进程 pthread_mutex_init(&mutex, NULL); //初始化互斥量 void * EatMeal(); //哲学家操作的主要函数 int i =0; for(i = 0; i < Number; i++) { int j = i; sem_init(&semph[i], 0, 1);// 初始化信号量，信号量的值为0或者1 //创建进程，每个进程执行函数EatMeal()中的操作 int res = pthread_create(&philosopher[i], NULL, EatMeal, &j); printf("This is thread %d ",i); /* //检查是否创建进程成功 if(res !=0) { printf("%d sucess! ", i); }*/ } for(i = 0; i < Number; i++) { pthread_join(philosopher[i], NULL); } pthread_exit(0); //sleep(100);//主要进程执行等待的任务（应该修改，直到每一个线程都被完成主进程才结束） } //定义哲学家吃饭的这个问题 void *EatMeal(int *j) { int phiD = *j; //记录哲学家的id号 int leftPhi; //记录哲学家左边的叉子的id号 int rightPhi; //记录哲学家右边的叉子的id号 leftPhi = (phiD + Number - 1) % Number; rightPhi = (phiD + Number + 1) % Number; state[phiD] = Thinking; //哲学家的初始状态设为 Thinking int mymealCount = 0; int mealCount = 1; double time; while(mymealCount < mealCount) //规定每个人吃饭不能超过最大吃饭次数 { time = (rand()%9 + 1)/100.0; //得到的时间在0.01 - 0.1之间 //如果当前的状态是Thinking，那么则转化为Trying的状态 int i = state[phiD];//记录当前的状态 if(state[phiD] == Thinking) { printf("%d philosopher is thinking! ", phiD); sleep(1);//在这个状态停留一段时间 state[phiD] = Trying; } //如果当前的状态是Trying，则检查是否能够达到Eating的状态 else if(state[phiD] == Trying) { printf("%d philosopher is trying! ",phiD); sleep(1);//在这个状态停留一段时间 if(!sem_wait(&semph[leftPhi]))//如果能够拿起哲学家左边的叉子 { if(!sem_wait(&semph[rightPhi]))//也能够拿起右边的叉子 { state[phiD] = Eating; }else//不能拿起右边的叉子 { sem_post(&semph[leftPhi]);//放下左边的叉子 } } } else //状态为 Eating { printf("%d philosopher is eating! ",phiD); sleep(1);//先吃一段时间 sem_post(&semph[leftPhi]);//放下左边的叉子 sem_post(&semph[rightPhi]);//放下右边的叉子 state[phiD] = Thinking; mymealCount++; } if(i != state[phiD]) { pthread_mutex_lock(&mutex); printf("%d state tranformed from %d to %d ", phiD, i, state[phiD]); pthread_mutex_unlock(&mutex); } } } void GetArg( char* argv[], int* number ) { *number = strtol(argv[1], NULL, 10); }