Java 中的信号量问题与哲学家就餐

Question

我正在尝试学习哲学家就餐问题中信号量的基本要点。 现在，我有一个 Chopstick 类数组，每个 Chopstick 都有一个带有 1 个可用许可的信号量：

public class Chopstick
{
    Thread holder = null;
    private Semaphore lock = new Semaphore(1);

    public synchronized void take() throws InterruptedException
    {
        this.lock.acquire();
        holder = Thread.currentThread();

    }

    public synchronized void release()
    {   
        this.lock.release();
        holder = null;
    }
}

holder 变量用于我不确定需要的函数：

public synchronized void conditionalRelease()
{
    if (holder == Thread.currentThread())
    {
        holder = null;
        this.lock.release();
    }
}

程序编译并运行，但似乎有一些问题松开筷子。 有时，筷子会松开，有时不会。 当它们不释放时，当所有筷子都被拿走且一位哲学家饿了时，程序最终会挂起。

以下是 Philosopher 类中的代码，用于在随机时间后释放筷子：

System.out.println(this.name + " is eating");
Thread.sleep(this.getRandTime());
System.out.println(this.name + " has finished eating");

rightChopstick.release();
System.out.println(this.name + " has released the right chopstick");
leftChopstick.release();
System.out.println(this.name + " has released the left chopstick");

例如，我的程序确实输出“Philosopher 0 已吃完饭”，然后继续执行。 另外两行从未输出，所以显然我的释放方式有问题。

任何帮助表示赞赏。

Answer 1

我会从你的方法签名中取出“synchronized”关键字。 您正在使用外部锁定机制（在本例中为信号量）。 “synchronized”关键字尝试使用对象自己的互斥锁来获取锁。 您现在锁定了 2 个资源，我怀疑这可能会导致死锁。

Answer 2

问题是，当线程 1 有一把特定的筷子，而另一个线程尝试获取相同的筷子时，它将在 this.lock.acquire();take() 方法中等待code> 但它不会释放对象本身的监视器。

如果现在线程 1 尝试释放筷子，它就无法进入 release() 方法，因为它仍然被在 take() 中等待的另一个线程锁定。 这就是一个僵局

Answer 3

看起来有点令人困惑，你既锁定了筷子，又让它持有大小为 1 的信号量。通常，信号量提供资源的票证，如果你只有一张票，那么这实际上是互斥，与锁相同（同步块或 Lock 对象）。 您可能会考虑实际上将 Chopstick 作为锁定对象本身。

如果你感兴趣的话，我不久前写了一篇关于 Java 哲学家就餐的博客文章，尽管它实际上是关于如何通过使用其他策略来避免死锁。

• http://tech.puredanger.com/2008 /02/12/可重入锁和哲学家就餐/

Answer 4

确保没有使用任何锁定或同步关键字。 下面的筷子代码对我来说效果很好。不是专业人士，但必须给你一些想法；

public class Chopstick {
private boolean inuse;
Semaphore sem;

public Chopstick(){

    inuse = false;
    sem = new Semaphore(1);
}
public void pickUp()
{
    try
    {
        while(inuse)
        {
            try
            {
                sem.acquire();

            }
            catch(InterruptedException e) {}
        }
        inuse = true;
    }catch(Exception e){}
}
public void putDown()
{
    try
    {
        inuse = false;
        sem.release();

    }
    catch (Exception e){}
}

}

Answer 5

哲学家需要在开始吃东西之前获得对两只筷子的锁定，并且会先拿起左边的筷子，然后等待右边的筷子，然后开始吃饭，因此开始方法应该同步。
以下方法将使其发挥作用：

public synchronized void startEating() {
    leftChopstick.acquire();
    rightChopstick.acquire();
}

public void finishEating(int id) {
    leftChopstick.release();
    rightChopstick.release();
}