门|门 CS 1999 |问题 15

这是一道经典的计算机科学问题，也称为“两个哲学家进餐问题”。

问题描述

问题的场景是这样的：有五个哲学家坐在圆桌前，他们的面前放着一个碗和一根筷子。每个哲学家要同时拿两根筷子才能吃饭，而且每根筷子只能由相邻两个哲学家之间共用。这样就会出现一个死锁问题，即每个哲学家都拿起了自己右边的筷子，而左边的筷子已经被另一个哲学家拿走了，不能再继续吃饭。

解决方案

为了避免死锁的出现，可以引入一些限制条件，如：

1. 只有当其左右两边的筷子都可用时，才允许拿起筷子；
2. 当不能同时拿起两根筷子时，就将筷子放回去；
3. 随机地安排每个哲学家先拿左边的筷子还是右边的筷子，避免所有哲学家同时拿同一边的筷子导致死锁；
4. 在程序中设置一个计数器，记录哲学家进餐的次数，当达到指定次数时，就停止吃饭。

以下是一个简单的解决方案的代码片段：

import threading
import time

class Philosopher(threading.Thread):
    def __init__(self, name, fork_left, fork_right, count):
        super().__init__()
        self.name = name
        self.fork_left = fork_left
        self.fork_right = fork_right
        self.count = count
        self.eating = False

    def run(self):
        for i in range(self.count):
            time.sleep(0.1)
            self.pick_up_forks()
            self.eat()
            self.put_down_forks()

    def pick_up_forks(self):
        while not self.eating:
            if self.fork_left.acquire(blocking=False):
                if self.fork_right.acquire(blocking=False):
                    self.eating = True
                else:
                    self.fork_left.release()
            time.sleep(0.1)

    def eat(self):
        print(f"{self.name} is eating.")
        time.sleep(0.5)

    def put_down_forks(self):
        self.fork_left.release()
        self.fork_right.release()
        self.eating = False

def main():
    forks = [threading.Lock() for _ in range(5)]
    philosophers = [
        Philosopher("Philosopher "+str(i), forks[i], forks[(i+1)%5], 10)
        for i in range(5)
    ]
    for philosopher in philosophers:
        philosopher.start()
    for philosopher in philosophers:
        philosopher.join()

if __name__ == '__main__':
    main()

结束语

以上解决方案仅是一个简单的实现，也有许多其他的方法来避免死锁，例如使用管程或条件变量。解决同步问题的方法不是固定的，需要根据具体问题不断地进行探索和学习。