2.7 经典进程同步问题

2.7.3 哲学家进餐问题

　　该问题描述如下：有五个哲学家，他们的生活方式是交替地进行思考和进餐。哲学家们公用一张圆桌，周围放有五把椅子，每人坐一把。在圆桌上有五个碗和五根筷子，当一个哲学家思考时，他不与其他人交谈，饥饿时便试图取用其左、右最靠近他的筷子，但他可能一根都拿不到。只有在他拿到两根筷子时，方能进餐，进餐完后，放下筷子又继续思考。
　　（1）利用信号量机制解决哲学家进餐问题
　　用一个信号量表示一根筷子，这五个信号量构成信号量数组，其描述为：
　　
　　所有信号量被初始化1，第i个哲学家的活动可描述为：
　　
　　虽然上述解法可保证不会有两个相邻的哲学家同时进餐，但可能引起死锁。假如五个哲学家同时饥饿而拿起各自左边的筷子，使五个信号量chopstick均为0；当他们再试图去拿右边的筷子时，他们都将无限期地等待。对于死锁问题，可采取以下三种解决方法：
　　至多只允许四个哲学家同时进餐，以保证至少有一个哲学家可以进餐，最终总会释放出他所用过的两根筷子，从而可使更多的哲学家进餐；
　　仅当哲学家的左、右两根筷子均可用时，才允许他拿起筷子进餐；
　　规定奇数号哲学家先拿起其左边的筷子，然后再去拿右边的筷子；而偶数号哲学家则相反。按此规定，1，2号哲学家竞争1号筷子，3，4号哲学家竞争3号筷子，即五个哲学家都先竞争奇数号筷子，获得后，再去竞争偶数号筷子，最后总会有某一个哲学家能获得两支筷子而进餐。
　　（2）利用AND信号量机制解决哲学家进餐问题
　　解决上述死锁问题的第二种方法，本质上是AND同步问题。故用AND信号量机制可获得最简洁的解法。