哲学家就餐问题设有5个哲学家，共享一张放有五把椅子的桌子，每人分得一把椅子。但是，桌子上总共只有5支筷子。在每人两边分开各放一支。哲学家饥饿时才试图分两次从两边拾起筷子

Question

哲学家就餐问题
设有5个哲学家，共享一张放有五把椅子的桌子，每人分得一把椅子。但是，桌子上总共只有5支筷子。在每人两边分开各放一支。哲学家饥饿
时才试图分两次从两边拾起筷子就餐。
条件：
（1）只有拿到两支筷子时，哲学家才能吃饭。
（2）如果筷子已在他人手里，则哲学家必须要等到他人吃完饭之后才能拿到筷子。
（3）任一哲学家在自己未拿到两支筷子吃饭之前，决不放下自己手中的筷子。
试：
(1)描述一个保证不会出现两个邻座同时要求吃饭的通信算法。
(2)描述一个既没有两邻座同时吃饭，又没有人饿死（永远拿不到筷子）的算法。
(3)在什么情况下，5个哲学家全部吃不上饭？

Answer 1

规定在拿到左侧的筷子后，先检查右面的筷子是否可用。如果不可用，则先放下左侧筷子， 等一段时间再重复整个过程。 分析：当出现以下情形，在某一个瞬间，所有的哲学家都同时启动这个算法，拿起左侧的筷 子，而看到右侧筷子不可用，又都放下左侧筷子，等一会儿，又同时拿起左侧筷子……如此 这样永远重复下去。对于这种情况，所有的程序都在运行，但却无法取得进展，即出现饥饿， 所有的哲学家都吃不上饭。 (2) 描述一种没有人饿死（永远拿不到筷子）算法。 考虑了四种实现的方式（A、B、C、D）： A．原理：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能够进餐,最终总会释 放出他所使用过的两支筷子,从而可使更多的哲学家进餐。以下将room 作为信号量，只允 许4 个哲学家同时进入餐厅就餐，这样就能保证至少有一个哲学家可以就餐，而申请进入 餐厅的哲学家进入room 的等待队列，根据FIFO 的原则，总会进入到餐厅就餐，因此不会 出现饿死和死锁的现象。 伪码： semaphore chopstick[5]=; semaphore room=4; void philosopher(int i) } B．原理：仅当哲学家的左右两支筷子都可用时,才允许他拿起筷子进餐。 方法1：利用AND 型信号量机制实现：根据课程讲述，在一个原语中，将一段代码同时需 要的多个临界资源，要么全部分配给它，要么一个都不分配，因此不会出现死锁的情形。当 某些资源不够时阻塞调用进程;由于等待队列的存在，使得对资源的请求满足FIFO 的要求， 因此不会出现饥饿的情形。 伪码： semaphore chopstick[5]=; void philosopher(int I) } 方法2：利用信号量的保护机制实现。通过信号量mutex对eat（）之前的取左侧和右侧筷 子的操作进行保护，使之成为一个原子操作，这样可以防止死锁的出现。 伪码： semaphore mutex = 1 ; semaphore chopstick[5]=; void philosopher(int I) }