哲学家进餐问题

哲学家进餐问题

5 个沉默寡言的哲学家围坐在圆桌前，每人面前一盘意面。叉子放在哲学家之间的桌面上。（5 个哲学家，5 根叉子）

所有的哲学家都只会在思考和进餐两种行为间交替。哲学家只有同时拿到左边和右边的叉子才能吃到面，而同一根叉子在同一时间只能被一个哲学家使用。每个哲学家吃完面后都需要把叉子放回桌面以供其他哲学家吃面。只要条件允许，哲学家可以拿起左边或者右边的叉子，但在没有同时拿到左右叉子时不能进食。

假设面的数量没有限制，哲学家也能随便吃，不需要考虑吃不吃得下。

设计一个进餐规则（并行算法）使得每个哲学家都不会挨饿；也就是说，在没有人知道别人什么时候想吃东西或思考的情况下，每个哲学家都可以在吃饭和思考之间一直交替下去。

信号量+可重入式锁

/**
 * 最多允许4个人同时拿叉子,使用信号量来解决
 * 同时利用互斥锁来保证同一个叉子同一时刻只能有一个人拿。
 */
class DiningPhilosophers {

    //信号量初始值
    Semaphore semaphore = new Semaphore(4);

    private static final ReentrantLock[] LOCKS = {
            new ReentrantLock(),
            new ReentrantLock(),
            new ReentrantLock(),
            new ReentrantLock(),
            new ReentrantLock()
    };

    public void wantsToEat(int philosopher,
                           Runnable pickLeftFork,
                           Runnable pickRightFork,
                           Runnable eat,
                           Runnable putLeftFork,
                           Runnable putRightFork) throws InterruptedException {

        semaphore.acquire();
        int nextPhilosopher = (philosopher + 1) % 5;
        LOCKS[philosopher].lock();
        LOCKS[nextPhilosopher].lock();

        pickLeftFork.run();
        pickRightFork.run();
        eat.run();
        putLeftFork.run();
        putRightFork.run();

        LOCKS[philosopher].unlock();
        LOCKS[nextPhilosopher].unlock();
        semaphore.release();
    }
    
}

信号量+synchronized

/**
 * 最多允许4个人同时拿叉子,使用信号量来解决
 * 同时利用互斥锁来保证同一个叉子同一时刻只能有一个人拿。
 */
class DiningPhilosophers {

    //信号量初始值
    Semaphore semaphore = new Semaphore(4);


    private static final Object[] LOCKS = {
      new Object(),
      new Object(),
      new Object(),
      new Object(),
      new Object()
    };

    public void wantsToEat(int philosopher,
                           Runnable pickLeftFork,
                           Runnable pickRightFork,
                           Runnable eat,
                           Runnable putLeftFork,
                           Runnable putRightFork) throws InterruptedException {

        semaphore.acquire();
        int nextPhilosopher = (philosopher + 1) % 5;
        synchronized (LOCKS[philosopher]) {
            synchronized (LOCKS[nextPhilosopher]) {
                pickLeftFork.run();
                pickRightFork.run();
                eat.run();
                putLeftFork.run();
                putRightFork.run();
            }
        }
        semaphore.release();
    }

}