使用监视器的餐饮哲学家解决方案

在多线程编程中，资源共享可能会导致死锁（deadlock）的问题。餐饮哲学家问题就是这样一种典型的死锁问题。

在该问题中，有五个哲学家围坐在一张圆桌前，每个哲学家都有自己的餐叉。在哲学家之间只有一只餐叉，所以只有当左右两个餐叉都可用时，哲学家才能够吃饭。如果所有哲学家都在同时拿起了自己的左侧餐叉，那么所有人都无法取得右侧的餐叉，此时就会出现死锁。为了解决这个问题，可以使用监视器来协调哲学家们的行动，确保不会出现死锁的情况。

下面是使用监视器解决餐饮哲学家问题的示例代码，使用Java语言实现：

public class DiningPhilosophers {

    private static final int NUM_PHILOSOPHERS = 5;

    public static void main(String[] args) {
        Fork[] forks = new Fork[NUM_PHILOSOPHERS];
        Philosopher[] philosophers = new Philosopher[NUM_PHILOSOPHERS];

        for (int i = 0; i < NUM_PHILOSOPHERS; i++) {
            forks[i] = new Fork();
        }

        for (int i = 0; i < NUM_PHILOSOPHERS; i++) {
            philosophers[i] = new Philosopher(i, forks[i], forks[(i+1) % NUM_PHILOSOPHERS]);
            new Thread(philosophers[i]).start();
        }
    }

    private static class Fork {
        private boolean available = true;

        public synchronized void pickUp() throws InterruptedException {
            while (!available) {
                wait();
            }
            available = false;
        }

        public synchronized void putDown() {
            available = true;
            notifyAll();
        }
    }

    private static class Philosopher implements Runnable {
        private final int id;
        private final Fork leftFork;
        private final Fork rightFork;

        public Philosopher(int id, Fork leftFork, Fork rightFork) {
            this.id = id;
            this.leftFork = leftFork;
            this.rightFork = rightFork;
        }

        public void run() {
            try {
                while (true) {
                    think();
                    leftFork.pickUp();
                    rightFork.pickUp();
                    eat();
                    leftFork.putDown();
                    rightFork.putDown();
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        }

        private void think() throws InterruptedException {
            System.out.printf("Philosopher %d is thinking\n", id);
            Thread.sleep((long)(Math.random() * 10000));
        }

        private void eat() throws InterruptedException {
            System.out.printf("Philosopher %d is eating\n", id);
            Thread.sleep((long)(Math.random() * 10000));
        }
    }
}

以上代码中，Fork类表示一支餐叉，Philosopher类表示一个哲学家。当一个哲学家需要使用餐叉时，首先需要调用Fork的pickUp()方法获取该餐叉，如果该餐叉已经被其他哲学家使用，那么就需要等待（wait()）。当一个哲学家用完餐叉时，需要调用Fork的putDown()方法归还该餐叉，并通知其他正在等待该餐叉的哲学家（notifyAll()）。

在Philosopher的run()方法中，哲学家会不断循环思考（think()）、获取左右餐叉（leftFork.pickUp()和rightFork.pickUp()）、进餐（eat()）并归还餐叉（leftFork.putDown()和rightFork.putDown()）。如果在获取餐叉的过程中出现了死锁，即每个哲学家都拿起了左侧的餐叉，那么其中至少有一个哲学家会等待相邻的哲学家归还右侧的餐叉，从而解除死锁。

在这个示例中，我们使用了Java中的synchronized关键字和wait()/notifyAll()方法来实现监视器。这些机制可以保证在多线程访问共享资源时的互斥性和同步性，并且避免了死锁的问题。本解决方案也可以应用于其他类似的资源共享问题。