JAVA多線程學習--哲學家就餐問題

哲學家就餐問題是1965年由Dijkstra提出的一種線程同步的問題。

問題描述：一圓桌前坐着5位哲學家，兩個人中間有一只筷子，桌子中央有面條。哲學家思考問題，當餓了的時候拿起左右兩只筷子吃飯，必須拿到兩只筷子才能吃飯。上述問題會產生死鎖的情況，當5個哲學家都拿起自己右手邊的筷子，准備拿左手邊的筷子時產生死鎖現象。

解決辦法：

　　1、添加一個服務生，只有當經過服務生同意之后才能拿筷子，服務生負責避免死鎖發生。

　　2、每個哲學家必須確定自己左右手的筷子都可用的時候，才能同時拿起兩只筷子進餐，吃完之后同時放下兩只筷子。

　　3、規定每個哲學家拿筷子時必須拿序號小的那只，這樣最后一位未拿到筷子的哲學家只剩下序號大的那只筷子，不能拿起，剩下的這只筷子就可以被其他哲學家使用，避免了死鎖。這種情況不能很好的利用資源。　

代碼實現：實現第2種方案

package cn.edu.sdust.Philosopher;


/*每個哲學家相當於一個線程*/
class Philosopher extends Thread{
    private String name;
    private Fork fork;
    public Philosopher(String name,Fork fork){
        super(name);
        this.name=name;
        this.fork=fork;
    }
    
    public void run(){
        while(true){
            thinking();
            fork.takeFork();
            eating();
            fork.putFork();
        }
        
    }
    
    
    public void eating(){
        System.out.println("I am Eating:"+name);
        try {
            sleep(1000);//模擬吃飯，占用一段時間資源
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    
    public void thinking(){
        System.out.println("I am Thinking:"+name);
        try {
            sleep(1000);//模擬思考
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class Fork{
    /*5只筷子，初始為都未被用*/
    private boolean[] used={false,false,false,false,false,false};
    
    /*只有當左右手的筷子都未被使用時，才允許獲取筷子，且必須同時獲取左右手筷子*/
    public synchronized void takeFork(){
        String name = Thread.currentThread().getName();
        int i = Integer.parseInt(name);
        while(used[i]||used[(i+1)%5]){
            try {
                wait();//如果左右手有一只正被使用，等待
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        used[i ]= true;
        used[(i+1)%5]=true;
    }
    
    /*必須同時釋放左右手的筷子*/
    public synchronized void putFork(){
        String name = Thread.currentThread().getName();
        int i = Integer.parseInt(name);
        
        used[i ]= false;
        used[(i+1)%5]=false;
        notifyAll();//喚醒其他線程
    }
}

//測試
public class ThreadTest {

    public static void main(String []args){
        Fork fork = new Fork();
        new Philosopher("0",fork).start();
        new Philosopher("1",fork).start();
        new Philosopher("2",fork).start();
        new Philosopher("3",fork).start();
        new Philosopher("4",fork).start();
    }
}

運行結果：

I am Thinking:0
I am Thinking:2
I am Thinking:3
I am Thinking:1
I am Thinking:4
I am Eating:0
I am Eating:2
I am Thinking:0
I am Eating:4
I am Thinking:2
I am Eating:1
I am Thinking:4
I am Eating:3
I am Thinking:1
I am Eating:0
I am Thinking:3
I am Eating:2
I am Thinking:0
I am Eating:4
I am Thinking:2
。。。。。。。。。。。。。

分析：上述解決方案解決了死鎖問題。可以看到最多只能有兩條相鄰的eating結果，因為每個時刻最多能夠滿足兩個人同時進餐，且兩人座位不相鄰。