哲学家就餐问题是一个经典的并发编程问题,它涉及到五个哲学家围坐在一个圆桌前,每个哲学家之间放置一个餐盘。他们的生活包括思考和就餐,而就餐则需要使用两只餐叉。问题的关键在于如何安排哲学家的行为,以避免死锁和饥饿的问题。

以下是一个用 Rust 编写的简单哲学家就餐问题的例子:
use std::sync::{Mutex, Arc};
use std::thread;

struct Philosopher {
    name: String,
    left: usize,
    right: usize,
}

impl Philosopher {
    fn new(name: &str, left: usize, right: usize) -> Philosopher {
        Philosopher {
            name: name.to_string(),
            left,
            right,
        }
    }

    fn eat(&self, table: &Table) {
        let _left = table.forks[self.left].lock().unwrap();
        let _right = table.forks[self.right].lock().unwrap();

        println!("{} 正在吃饭.", self.name);

        // 哲学家吃饭的时间
        thread::sleep_ms(1000);

        println!("{} 结束吃饭.", self.name);
    }

    fn think(&self) {
        println!("{} 在思考.", self.name);

        // 哲学家思考的时间
        thread::sleep_ms(1000);

        println!("{} 结束思考.", self.name);
    }
}

struct Table {
    forks: Vec<Mutex<()>>,
}

fn main() {
    // 哲学家数量
    let num_philosophers = 5;

    // 创建一个互斥锁的向量,每个元素表示一只餐叉
    let forks: Vec<Mutex<()>> = (0..num_philosophers)
        .map(|_| Mutex::new(()))
        .collect();

    // 创建一个互斥锁的向量,每个元素表示一位哲学家
    let philosophers: Vec<Philosopher> = (0..num_philosophers)
        .map(|i| {
            Philosopher::new(
                &format!("哲学家 {}", i),
                i,
                (i + 1) % num_philosophers,
            )
        })
        .collect();

    // 创建 Arc(原子引用计数)以便哲学家之间共享 Table
    let table = Arc::new(Table { forks });

    // 创建一个向量,用于存储线程句柄
    let handles: Vec<_> = philosophers
        .into_iter()
        .map(|p| {
            let table = table.clone();
            thread::spawn(move || {
                loop {
                    p.think();
                    p.eat(&table);
                }
            })
        })
        .collect();

    // 等待所有线程完成
    for handle in handles {
        handle.join().unwrap();
    }
}

这个例子中,每位哲学家在思考一段时间后尝试获取左右两边的餐叉,如果成功则开始吃饭。在这个过程中,每只餐叉通过 Mutex 进行保护,确保一次只有一个哲学家能够获取。

请注意,这只是一个简化的例子,实际上,为了解决哲学家就餐问题,可能需要更复杂的算法,例如使用条件变量或者更高级的同步原语。


转载请注明出处:http://www.zyzy.cn/article/detail/6770/Rust