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执行完毕的哲学家进程马上归还筷子资源， 
这样就使线程间可以依次执行完毕。主线程最后统计成功的数目。如果哲学家线程发生了死锁，则统计数会是0。经过同步控制的哲学家线程具有相互协调资源的能力，而不发生死锁，统计数会是5。
这里对信号量的操作使用的是```sem_timedwait```函数，它在一个规定的时间尝试获取信号量，如果信号量值是可用的(大于0)，则该函数马上返回0值，如果信号量值是不可用的(不大于0)，则该方法会等待指定的时长，在阻塞指定时长后返回值是-1。```sem_timedwait```函数使用的是绝时间值。
```sem_getvalue(&sem, &semvalue)```;该方法直接查看信号量的值。```sem_post(&sem)```方法增加信号量的值，相当于归还资源;```gettimeofday```方法获得机器当前时间绝对值。```time_add_ms```对指定时间变量增加给定的时长。
本实训核心内容是要求学生理解哲学家线程死锁的发生，以及如何避免发生死锁，要求学生对并发线程有较深刻的理解，了解linux平台线程的运用和信号量的使用。
#### 测试说明
项目没有输入数据，输出数据是两种情况下线程成功运行的数目。
测试输入：无 预期输出：1,1(非真正结果)
------
开始你的任务吧，祝你成功！
```c++
//stu001.c 哲学家进餐问题，程序模板，由学生完成缺失代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
static sem_t sem_chops[5];//筷子信号量
static sem_t sem_stop;//该信号量用于等待。
//时间递增方法
void time_add_ms(struct timeval *time, uint ms)
{
time->tv_usec += ms * 1000; // 微秒 = 毫秒 * 1000
if(time->tv_usec >= 1000000) // 进位，1000 000 微秒 = 1 秒
{
time->tv_sec += time->tv_usec / 1000000;
time->tv_usec %= 1000000;
}
}
//100毫秒
#define TIMEOUT_FIRST 100
//200毫秒
#define TIMEOUT_HOLD 200
//200毫秒
#define TIMEOUT_PHIEND 200
//200毫秒
#define TIME_REPORT 200
struct timeval begintime; //获取的机器初始开始时间值
struct timespec first_time; //首次获取筷子信号量
struct timespec phi_holdtime; //保持一段时间
struct timespec report_time; //汇报线程完成情况时间
struct timespec phi_endtime; //哲学家线程结束绝对时间值
static int finish[5];
//哲学家线程没有进行有效同步控制
void* Philosopher(void *arg)
{
int iIndex=*((int*)arg);
int iRetWait1=-1,iRetWait2=-1;
//iRetWait1是获取筷子资源1的结果，成功返回0，失败返回-1
//iRetWait2是获取筷子资源2的结果，成功返回0，失败返回-1
//获取第一个筷子成功后还要保持一段时间，继续请求下一个新筷子
//begin ******哲学家线程获取筷子资源进餐
//筷子信号量 //首次获取筷子信号量
iRetWait1=sem_timedwait(sem_chops+iIndex,&first_time);//获取筷子时间结束
//该信号量用于等待 //保持一段时间
sem_timedwait(&sem_stop,&phi_holdtime);
//筷子信号量 //首次获取筷子信号量
iRetWait2=sem_timedwait(sem_chops+(iIndex+1)%5,&first_time); //获取筷子时间结束
//end
if((iRetWait1==0)&&(iRetWait2==0)){
//检查获得两个筷子资源结果，都成功则为就餐成功
//设置任务完成标志为1，线程结束
finish[iIndex]=1;
//释放筷子资源iIndex
sem_post(&sem_chops[iIndex]);
//释放筷子资源
sem_post(&sem_chops[(iIndex+1)%5]);
}
//线程结束时间点：约为700MS
return;
}
//哲学家线程进行有效同步控制
void* PhilosopherGood(void *arg)
{
int iIndex=*((int*)arg);
int iRetWait1=-1,iRetWait2=-1;
int i=0;
/*begin ******哲学家线程获取筷子资源进餐-受同步控制*********************
//根据线程编号选择筷子编号并尝试获取第一个筷子,未成功获取则等待一段时间后重试
//成功后继续请求下一个新筷子
****end*****************************************/
for(i=0;(i<5)&&(iRetWait1!=0);i++){
//获取第一根筷子
if(iIndex%2==1){
iRetWait1=sem_timedwait(sem_chops+iIndex,&first_time);
}
iRetWait2=sem_timedwait(sem_chops+(iIndex+1)%5,&first_time);
//设置任务完成标志为1，线程结束
finish[iIndex]=1;
//释放筷子资源iIndex
sem_post(&sem_chops[iIndex]);
//释放筷子资源
sem_post(&sem_chops[(iIndex+1)%5]);
}
//线程结束时间点：约为700MS
return;
}
//该线程用于检测哲学家未经同步控制完成任务的数量
int ReporterPhi(void*(*phiFunc)(void*))
{
int iFinishCount=0;
pthread_t pids[5];
int arg[5];
int iRetWait1=-1,iRetWait2=-1,retVal=-1;
int i=0;
gettimeofday(&begintime, NULL);
//第一次获取筷子资源时间点:100MS
time_add_ms(&begintime, TIMEOUT_FIRST);
first_time.tv_sec = begintime.tv_sec;
first_time.tv_nsec = begintime.tv_usec * 1000;
//保持获取筷子资源到时间点:300MS
time_add_ms(&begintime, TIMEOUT_HOLD);
phi_holdtime.tv_sec = begintime.tv_sec;
phi_holdtime.tv_nsec = begintime.tv_usec * 1000;
//哲学家线程结束时间点:500毫秒
time_add_ms(&begintime, TIMEOUT_PHIEND);
phi_endtime.tv_sec= begintime.tv_sec;
phi_endtime.tv_nsec= begintime.tv_usec * 1000;
//汇报线程完成情况时间点：700MS
time_add_ms(&begintime, TIME_REPORT);
report_time.tv_sec = begintime.tv_sec;
report_time.tv_nsec = begintime.tv_usec * 1000;
sem_init(&sem_stop,0,0);//该信号量初值为0
//初始化完成数组为0，筷子信号量值为1
for(i=0;i<5;i++)
{
finish[i]=0;
//设置信量初值为1
sem_init(sem_chops+i,0,1);
}
for(i=0;i<5;i++)
{
arg[i]=i;//传给线程的参数值，用来区分线程实体
//创建消费者线程,pids+i是线程ID的保存地址，arg+i是线程的参数指针
pthread_create(pids+i,NULL,phiFunc,(void *)(&arg[i]));
}
//等待哲学家线程结束,但都没有完成任务。
for(i=0;i<5;i++)
{
pthread_join(pids[i],NULL); //主线程等待生产者线程结束
}
//等待到报告时间点：700MS
retVal = sem_timedwait(&sem_stop, &report_time);
iFinishCount=0;
for(i=0;i<5;i++)
{
if(finish[i]==1)
{iFinishCount++;}
}
return iFinishCount;
}
int main(int argc,char * argv[])
{
int i=0;
int phi1=-1,phi2=-1;
//调用无同步控制的哲学家线程
phi1=ReporterPhi(Philosopher);
//调用有同步控制的哲学家线程
phi2=ReporterPhi(PhilosopherGood);
//输出两种情况下完成任务的线程数
printf("%d,%d",phi1,phi2);
//销毁信号量资源
for(i=0;i<5;i++)
{
sem_destroy(sem_chops+i);
}
sem_destroy(&sem_stop);
return 0;
}
|
