哲学家吃饭问题试验报告操作系统

1、目录1. 设计题目与要求21.1 设计目的1.2 设计要求2. 总体设计思想与相关知识 22.1 总体设计思想2.2 问题描述2.3 解决方案3. 数据结构、流程图23.1 数据结构3.2 流程图4. 源代码 .35. 运行结果 .66. 结果分析 .77. 总结及心得体会.71 .设计题目与要求1.1 设计目的掌握进程同步问题的解决思路及方法,熟练使用Windows操作系统提供的信号量机 制解决各种进程同步问题.1.2 设计要求设有五个哲学家,共用一张放有五把椅子的餐桌,每人坐在一把椅子上,桌子上有五 个碗和五只筷子,每人两边各放一只筷子.哲学家们是交替思考和进餐,饥饿时便试图取 其左右最靠

2、近他的筷子.条件：(1)只有拿到两只筷子时,哲学家才能吃饭.(2)如果筷子已被别人拿走,那么必须等别人吃完之后才能拿到筷子.(3)任意一个哲学家在自己未拿到两只筷子吃饭前,不会放下手中拿到的筷子.2 .总体设计思想与相关知识2.1 总体设计思想哲学家的生活就是思考和吃饭,即思考,饿了就餐,再思考,循环往复.要求是： 每一个哲学家只有在拿到位于他左右的筷子后,才能够就餐；哲学家只能先拿左边的筷 子,再去拿右边的筷子,而不能同时去抓他两边的筷子,也不能从其他哲学家手中抢夺 筷子；哲学家每次就餐后必须放下他手中的两把筷子后恢复思考,不能强抓住餐具不放.设计一个程序,能够显示当前各哲学家的状态和桌上餐

3、具的使用情况,并能无死锁 的推算出下一状态各哲学家的状态和桌上餐具的使用情况.即设计一个能安排哲学家正常生活的程序.2.2 问题描述可能出现死锁问题,由于当五个哲学家都饥饿时,都拿着一支筷子,这样就可能五 个哲学家都用不上餐.2.3 解决方案2.3.1 最多允许4个哲学家同时坐在桌子周围.2.3.2 给所有哲学家编号,奇数号的哲学家必须首先拿左边的筷子,偶数号的哲学家那么反之.2.3.3 为了防止死锁,把哲学家分为三种状态,思考,饥饿,进食,仅当一个哲学家左右两边的筷子都可用时,才允许他拿筷子,并且一次拿到两只筷子,否那么不拿.3 .数据结构及流程图3.1 数结构philosopherProc

4、+myid:int+mystate:int+philosopherProc(LPVOIDlpParameter)+ResumeThread(hPhilosopheri):int +strcpy(stateStr, ""):int程序中定义一个哲学家类,包含两个私有对象和四个公有对象.myid对象：报讯哲学家的编号.mystate对象：用于保存当前该哲学家的状态,philosopherProc( LPVOID lpParameter) 方法：哲学家类构造函数,PHILOSOPHER_NUM表示哲学家编号ResumeThread(hPhilosopheri) 方法：返回该哲学家

5、编号strcpy(stateStr,"") 方法：返回哲学家当前状态根据题目要求改变哲学家的状态(饥饿 ,进餐,思考,饥饿)3.2 流程图4. 源代码c+/哲学家就餐问题的解法#include <windows.h>#include <process.h>#include <time.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <iostream> using namespace std;有效/命名空间std内定义的所有标识符都const unsign

6、ed int PHILOSOPHER_NUM=5;/const char THINKING=1;表示得到饥饿,3表示正在吃饭*/const char HUNGRY=2;const char DINING=3;HANDLE hPhilosopher5;/*/*HANDLE哲学家数目标记当前哲学家的状态,1表示等待,2定义数组存放哲学家句柄是windows操作系统中的一个概念.指的是一个核心对象在某一个进程中的唯一索引*/HANDLE semaphorePHILOSOPHER_NUM; / semaphore 用来表示筷子是否可用HANDLE mutex;/ Mutex用来限制平安输出返回DWOR

7、D32位数DWORD WINAPI philosopherProc( LPVOID IpParameter) / 据)的 API 函数 philosopherProc int myid;char idStr128;char stateStr128;char mystate;int ret;unsigned int leftFork;/左筷子unsigned int rightFork;/右筷子myid = int(lpParameter);itoa(myid, idStr, 10);WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);cout << "

8、;philosopher " << myid << " begin" << endl;ReleaseMutex(mutex);初始状态为mystate = THINKING;/THINKINGleftFork = (myid) % PHILOSOPHER_NUM;rightFork = (myid + 1) % PHILOSOPHER_NUM;while (true)switch(mystate)case THINKING:mystate = HUNGRY;/strcpy(stateStr, "HUNGRY"

9、);break;case HUNGRY:strcpy(stateStr, "HUNGRY");ret = WaitForSingleObject(semaphoreleftFork, 0); / 可用if (ret = WAIT_OBJECT_0)ret = WaitForSingleObject(semaphorerightFork, 0); / 再检查右筷子是否可用if (ret = WAIT_OBJECT_0)mystate = DINING;/变自己的状态strcpy(stateStr, "DINING");)elseReleaseSemapho

10、re(semaphoreleftFork, 1, NULL); / 用,就把左筷子放下改变状态先检查左筷子是否左筷子可用就拿起,右筷子可用,就改如果右筷子不可)break;case DINING:/吃完后把两支筷子都放下ReleaseSemaphore(semaphoreleftFork, 1, NULL);ReleaseSemaphore(semaphorerightFork, 1, NULL);mystate = THINKING;/改变自己的状态strcpy(stateStr, "THINKING");break;)/ 输出状态WaitForSingleObject(

11、mutex, INFINITE);cout << "philosopher " << myid << " is : " << stateStr << endl;ReleaseMutex(mutex);/ sleep a random time : between 1 - 5 sint sleepTime;sleepTime = 1 + (int)(5.0*rand()/(RAND_MAX+1.0);Sleep(sleepTime*10);)int main()int i;srand(time(0

12、);mutex = CreateMutex(NULL, false, NULL);for (i=0; i<PHILOSOPHER_NUM; i+)semaphorei = CreateSemaphore(NULL, 1, 1, NULL);hPhilosopheri=CreateThread(NULL,0,philosopherProc,LPVOID(i), CREATE_SUSPENDED,0);)for (i=0; i<PHILOSOPHER_NUM; i+)ResumeThread(hPhilosopheri);Sleep(2000);return 0;)5. 运行结果6. 结果分析对哲学家进行编号,将他们的初始状态全部设定为 THINGKING接着先从0开始改变 他们的状态为HUNGRY继续运行后4号和2号哲学家先DINING, 3号和1号哲学家为 HUNGRY当4号哲学家吃完后,0号哲学家就开始DINING7. 总结及心得体会这次操作系统的作业让我