Java多线程哲学家就餐死锁问题代码演示

心已赠人 2022-12-06 04:03 266阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *   *  哲学家就餐问题
         *  哲学家就餐问题代码演示

### 哲学家就餐问题 ###

哲学家就餐问题 如下图所示. 哲学家就餐的餐位上, 左手边和右手边分别只有一只筷子.  
如果要就餐, 就必须拿到左手边和右手边的筷子.  
流程如下:  
先拿起左手的筷子  
再拿起右手的筷子  
如果筷子被人使用了, 那就**等别人用完**  
吃完后, 把筷子放回原位  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzMjI5NjY5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center][]  
哲学家就餐流程的伪代码如下:  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzMjI5NjY5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1][]  
就餐问题的死锁风险 :  
如果某个时刻, 每个哲学家都拿着左手边的筷子, **那么就会永远等待右手边的筷子,**

### 哲学家就餐问题代码演示 ###

如下为哲学家就餐问题的代码演示. 定义了Philosopher 的哲学家内部类. 实现了Runnable接口, 重写里面的run方法, 执行上面提到的哲学家每天做的事情.

1.  思考
2.  拿起左边筷子 (拿到左边筷子的锁)
3.  拿起右边筷子(拿到右边筷子的锁) --> 吃饭
4.  放下右边筷子 (释放右边筷子的锁)
5.  放下左边筷子 (释放左边筷子的锁 )

并且定义了哲学家对象的构造方法, 传入左边筷子与右边筷子 对象.

在main 方法中, 初始化了筷子. 初始化了哲学家. 新建线程中传入哲学家对象 ,并且启动线程.

package com.thread.deadlock;
    
    /** * 类名称:DiningPhilosophers * 类描述: 演示哲学家就餐问题导致的死锁 * * @author: https://javaweixin6.blog.csdn.net/ * 创建时间:2020/9/12 15:50 * Version 1.0 */
    public class DiningPhilosophers { 
    
        public static void main(String[] args) { 
            //建立五个哲学家的数组
            Philosopher[] philosophers = new Philosopher[5];
            //定义筷子的个数, 为哲学家的数量
            Object[] chopsticks = new Object[philosophers.length];
    
            //初始化筷子
            for (int i = 0; i < chopsticks.length; i++) { 
                chopsticks[i] = new Object();
            }
    
            //初始化哲学家
            for (int i = 0; i < philosophers.length; i++) { 
                //获取左边筷子 与右边筷子
                Object leftChopstick = chopsticks[i];
    
                //右边的筷子为对数组长度的取余运算 避免数组越界 5%5=0 3%5=3
                Object rightChopstick = chopsticks[(i+1)%chopsticks.length ];
    
                //初始化哲学家
                philosophers[i] = new Philosopher(leftChopstick, rightChopstick);
    
                //创建并启动线程, 给线程命名
                new Thread(philosophers[i],"哲学家"+ (i+1) +"号" ).start();
    
            }
    
    
        }
    
    
        /** * 哲学家的内部类 */
        public static class Philosopher implements Runnable { 
            private Object leftChopstick;
            private Object rightChopstick;
    
            //初始化的时候, 传入两个对象 左边筷子 与右边筷子
            public Philosopher(Object leftChopstick, Object rightChopstick) { 
                this.leftChopstick = leftChopstick;
                this.rightChopstick = rightChopstick;
            }
    
            @Override
            public void run() { 
                try { 
                    //哲学家执行的任务
                    while (true) { 
                        //思考
                        doPrintAndWait("Thinking");
    
                        //拿起左边筷子
                        synchronized (leftChopstick) { 
                            doPrintAndWait("Picked up left chopstick");
    
                            //拿起右边筷子 //吃饭
                            synchronized (rightChopstick) { 
                                doPrintAndWait("Picked up right chopstick - eating");
    
                                //放下右边筷子, 释放锁
                                doPrintAndWait("Put down right chopstick");
                            }
                            //放下左边的筷子, 释放锁
                            doPrintAndWait("Put down left chopstick");
    
                        }
    
    
                    }
    
                } catch (Exception e) { 
                    e.printStackTrace();
    
                }
            }
            //打印和执行等待的方法
            private void doPrintAndWait(String action) throws InterruptedException { 
                //打印出线程的名称 和 行为
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + action);
    
                //休眠随机的时间
                Thread.sleep((long) (Math.random() * 10));
    
            }
        }
    }

运行程序, 可以看到某一次的打印结果如下 .

五个哲学家思考, 思考完了之后, 五个哲学家都拿着左边的筷子, 导致程序死锁, 无法拿到右边的筷子 ,无法继续执行下去 .  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzMjI5NjY5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2][]  
再次多次运行程序, 可以看到如下的情况. 此时虽然程序打印了一段时间, 看似没有死锁, 但是过了一会之后, 还是会发生了死锁.

如下图所示, 发生死锁的时候, 一定是所有的哲学家此时都是拿着左边的筷子的.  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzMjI5NjY5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3][]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzMjI5NjY5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/31aa96a5c1bd48968729ae3490cb30e5.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzMjI5NjY5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221123/24c641b5cc944470a19d651c7103bc50.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzMjI5NjY5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221123/e6f7a6be245d49168a985ad816213cec.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzMjI5NjY5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20221123/aecbc559ca334d4ca8335ac043c0f240.png