哲学家就餐问题c语言_哲学家就餐问题的一种Python解决方案
哲学家就餐问题一直是多线程同步问题的经典案例，本文中展示了多线程竞争共享资源带来的死锁问题，并介绍了一种简单的解决方案。
哲学家就餐问题
哲学家最擅长的就是思考和吃饭 ，当他们感觉累的时候，就会拿起一双筷子去吃盘子里的寿司，吃完后放下筷子，又进入思考状态。使用互斥锁解决共享资源冲突的算法是，当哲学家想吃寿司时，会先拿起最近的筷子并上锁，然后拿起另一只筷子，当拥有两把筷子的时候，哲学家才能拿起一块寿司，多名哲学家进行相同的操作，他们继续在吃饭和思考之间交替，但由于是并发线程调度的不可预测性，如果哲学家同时拿起离自己最近的筷子，便会导致死锁的问题。
具体场景如上图所示，有三位科学家Barron、Olivia和Steve，他们旁边各有两根筷子，总共为三根筷子A，B和C。在下面的示例程序中，phlosohper()函数代表只会思考和吃饭的哲学家，该函数有三个输入参数，哲学家的名字name以及两把锁，分别为first_chopstick和second_chopstic，表明哲学家获得两把锁的顺序。
""" Three philosohpers, thinking and eating sushi """import threadingchopstick_a = threading.Lock()
chopstick_b = threading.Lock()
chopstick_c = threading.Lock()
sushi_count = 5def philosohper(name, first_chopstick, second_chopstick):global sushi_countwhile sushi_count > 0: # eat sushi until it's all gonefirst_chopstick.acquire()second_chopstick.acquire()if sushi_count > 0:sushi_count -= 1print(name, 'took a piece! Sushi remaining:', sushi_count)second_chopstick.release()first_chopstick.release()if __name__ == '__main__':threading.Thread(target=philosohper, args=('Barron', chopstick_a, chopstick_b)).start()threading.Thread(target=philosohper, args=('Olivia', chopstick_b, chopstick_c)).start()threading.Thread(target=philosohper, args=('Steve', chopstick_c, chopstick_a)).start()在主程序中我们创建了Baron，Olivia和Steve的三个哲学家线程，每位哲学家线程中配置了三只筷子中的两只供哲学家共享使用，Baron首先获得面前的A和B；Olivia获得面前的B和C；Steve首先获得C和A。在这种情况下，我们尝试运行一下程序，如下所示显示结果是正确的。
$ python deadlock.py
Barron took a piece! Sushi remaining: 4
Barron took a piece! Sushi remaining: 3
Barron took a piece! Sushi remaining: 2
Barron took a piece! Sushi remaining: 1
Barron took a piece! Sushi remaining: 0即使存在死锁的可能性，死锁一般也难以检测和调试，如果你足够幸运，程序可能从来都不会遇到死锁问题。我们这里为了给这个程序提高产生死锁的几率，我们把寿司从5个增加到500个，现在是三个真正饥饿的哲学家了！再次运行程序，结果程序在490个寿司处发生死锁了。
$ python deadlock.py
Barron took a piece! Sushi remaining: 499
Barron took a piece! Sushi remaining: 498
Olivia took a piece! Sushi remaining: 497
Olivia took a piece! Sushi remaining: 496
Barron took a piece! Sushi remaining: 495
Barron took a piece! Sushi remaining: 494
Barron took a piece! Sushi remaining: 493
Barron took a piece! Sushi remaining: 492
Barron took a piece! Sushi remaining: 491
Barron took a piece! Sushi remaining: 490
如果我们再次运行程序，死锁会出现在不同数量的寿司之上，这依赖于操作系统调度线程的不同而不同。如果足够幸运的话，该程序可能会正常退出，但编程不能依靠运气，所以下面我们提供两种简单的死锁解决方法。
解决死锁的一种简单方案
如何避免死锁问题是通过互斥机制保护关键代码段的常见挑战，本文介绍一种简单的解决方案，将锁赋予优先级，并按照优先级确定锁定顺序。比如我们将设置筷子A的优先级最高，B是第二，C次之。每个哲学家都应该首先获得距离他们优先级最高的筷子。按照这一方法，需要对文中的代码进行修改，调整线程获取锁的顺序，A和C进行互换。
threading.Thread(target=philosohper, args=('Steve', chopstick_a, chopstick_c)).start()哲学家Steve首先获得A然后获得C，再次运行程序，结果显示正确。防止死锁的最简单方法便是按照锁的优先级顺序进行获取。目的是为了确保每个线程始终以相同的顺序进行锁定。注意的程序只需要一个锁来保护互斥资源，文中为了增加死锁的可能性，在内部嵌套了两个锁来增加程序复杂度，随着程序的复杂性进一步增加，识别和避免潜在的死锁也将变得越来越困难。
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