2024年3月11日发(作者：)

哲学家进餐问题

一、需求分析

有一个故事是这样的：假设有五位哲学家围坐在一张圆形餐桌旁，做以下两

件事情之一：吃饭，或者思考。吃东西的时候，他们就停止思考，思考的时候也

停止吃东西。餐桌中间有一大碗意大利面，每两个哲学家之间有一只餐叉。因为

用一只餐叉很难吃到意大利面，所以假设哲学家必须用两只餐叉吃东西。他们只

能使用自己左右手边的那两只餐叉。

上边的故事里有五个哲学家(不过我们写的程序可以有N个哲学家)，这些哲

学家们只思考或吃饭，他们思考的时候不需要任何共享资源，但是吃饭的时候就

必须使用餐具，而餐桌上的餐具是有限的，故事里，餐具是叉子，吃饭的时候要

用两把叉子把面条从碗里捞出来。很显然把叉子换成筷子会更合理，因为一个哲

学家需要两根筷子才能吃饭。

现在引入问题：有六个哲学家很穷，只买得起六根筷子。他们坐成一圈，两

个人的中间放一根筷子。哲学家吃饭的时候必须同时得到左手边和右手边的筷

子。如果他身边的任何一位正在使用筷子，那他只有等着。如下图：

A

1

A

6

2

3

A

A

5

A

4

A

1、2、3、4、5、6为哲学家 A为一根筷子

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哲学家进餐问题

以上就为我们要处理的哲学家就餐问题，接下来将编写程序模拟解决这个问

题。

二、系统概要设计

2.1设计一个程序，能够显示当前各哲学家的状态和桌上餐具的使用情况，

并能无死锁的推算出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。

为哲学家设计3种状态，即“等待”“进餐”“思考”。每个哲学家重复进行

“等待”->“进餐”->“思考”的行动循环。其中：“等待”->“进餐”：只有一

个哲学家处于等待进餐状态，且左右手两边的餐具都处于“空闲”状态时，可以

发生这种状态改变。此状态改变发生后，哲学家拿起左右手两边的餐具。“进餐”

->“思考”：此状态改变发生后，哲学家放下左右手上的餐具。餐具状态由“使

用中”转变为“空闲”。“思考”->“等待”：哲学家思考结束后，无条件转入等

待状态。由上所述，程序中应设置6个元素的信号量数组用来保持哲学家之间的

同步。

2.2系统平台、语言及工具

（1）操作系统：Windows

（2）程序设计语言：C++

（3）工具：VC++6.0

2.3不论是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个进程必须互斥地对它进

行访问。每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区（Critical Section）。每

个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区（Critical Section）（临界资源是一

次仅允许一个进程使用的共享资源）。每次只准许一个进程进入临界区， 进入后

不允许其他进程进入。不论是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个进程必须

互斥地对它进行访问。

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