用餐哲学家在爪哇

Question

今天，我决定尝试解决哲学家吃饭的问题。所以我写下面的代码。但我认为这是不正确的，所以如果有人告诉我这是怎么回事，我会很高兴的。我使用fork作为锁（我只读取它们，因为我不把对它们的访问放在同步块中），我有一个扩展线程的类，它保留了它的两个锁。

import java.util.Random;

public class EatingPhilosophersProblem {

private final static Random RANDOM = new Random();

/**
 * 
 * @author Damyan Class represents eating of every philosopher. It
 *         represents infinity cycle of eating.
 */
private static class PhilosopherEating extends Thread {

    int forkOne;
    int forkTwo;

    public PhilosopherEating(String name, int forkOne, int forkTwo) {
        super(name);
        this.forkOne = forkOne;
        this.forkTwo = forkTwo;
    }

    @Override
    public void run() {
        super.run();

        while (true) {
            requireLock(this, forkOne, forkTwo);
        }
    }

}

private static Boolean[] forks = new Boolean[] { new Boolean(true), new Boolean(true), new Boolean(true),
        new Boolean(true), new Boolean(true) };
// locks should be created by new, otherwise almost 100% sure that they will
// point to the same object (because of java pools)
// this pools are used from java for immutable objects

private static void requireLock(PhilosopherEating philosopherEating, int firstIndex, int secondIndex) {

    // we lock always from the the lower index to the higher, otherwise
    // every philosopher can take his left fork and deadlock will apear

    if (firstIndex > secondIndex) {
        int temp = firstIndex;
        firstIndex = secondIndex;
        secondIndex = temp;
    }

    if (firstIndex == 4 || secondIndex == 4) {
        System.err.println(firstIndex + " and " + secondIndex);
    }

    synchronized (forks[firstIndex]) {
        synchronized (forks[secondIndex]) {

            printPhilosopherhAction(philosopherEating, "start eating");

            try {
                Thread.sleep(RANDOM.nextInt(100));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            printPhilosopherhAction(philosopherEating, "stop eating");

        }
    }
};

private static void printPhilosopherhAction(PhilosopherEating philosopherEating, String action) {
    System.out.println("Philosopher " + philosopherEating.getName() + " " + action);

}

public static void main(String[] args) {

    PhilosopherEating first = new PhilosopherEating("1 - first", 0, 1);
    PhilosopherEating second = new PhilosopherEating("2 - second", 1, 2);
    PhilosopherEating third = new PhilosopherEating("3 - third", 2, 3);
    PhilosopherEating fourth = new PhilosopherEating("4 - fourth", 3, 4);
    PhilosopherEating fifth = new PhilosopherEating("5 - fifth", 4, 0);

    first.start();
    second.start();
    third.start();
    fourth.start();
    fifth.start();

}

我认为有些不对劲，因为第五位哲学家从不吃饭，第四位和第三位哲学家大多吃饭。提前感谢。

Answer 1

当哲学家吃饭时，你会锁上一段随机的时间，但是你会不断循环，所以当其他线程收到解除锁的通知时，你的第一个哲学家又开始吃饭了。如果我修改你的代码，在锁外进食后随机等待：

requireLock(this, forkOne, forkTwo);
try {
  Thread.sleep(RANDOM.nextInt(100));
} catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
}

我看到所有的哲学家都更擅长依次进食。

Answer 2

您的问题有一个名称：它被称为线程“饥饿”。这是当多个线程竞争同一资源时，其中一个（或多个）连续被拒绝访问时发生的情况。

弄清楚如何避免僵局是用餐哲学家难题的一个方面，但弄清楚如何让每个哲学家获得公平的用餐时间可能是另一个方面。

JP Moresmau的回答建议你强迫每个哲学家Rest一下（在经典谜题中通常称为“思考”），这样其他哲学家就可以轮到吃饭了。这是可行的，但是如果你认为你的哲学家在某些应用程序中是工作线程，那么“吃”对应于工作线程做一些有用的工作，“Rest”或“思考”对应于空闲的线程，这可能是你希望避免的。

如果所有的哲学家总是饥饿，要确保所有的哲学家都有公平的吃饭时间，不仅仅需要锁。

这里有一个提示：使任何类型的“公平性”得到保证的更高级别的同步对象通常在实现中使用队列。