《万神殿》中的哲学家就餐问题

在第一集中，Cary为了测试Caspian在餐桌上提出了一个问题。这是计算机科学中的一个经典问题——哲学家就餐问题。在1971年，著名的计算机科学家艾兹格·迪科斯彻提出了一个同步问题，即假设有五台计算机都试图访问五份共享的磁带驱动器。稍后，这个问题被托尼·霍尔重新表述为哲学家就餐问题。问题可以描述为，有五个哲学家，他们的生活方式是交替地进行思考和进餐，哲学家们共用一张圆桌，分别坐在周围的五张椅子上，在圆桌上有五个碗和五支筷子，平时哲学家进行思考，饥饿时便试图取其左、右最靠近他的筷子，只有在他拿到两支筷子时才能进餐，该哲学家进餐完毕后，放下左右两只筷子又继续思考。可以看出其中有以下约束条件：1.只有拿到两只筷子时，哲学家才能吃饭。2.如果筷子已被别人拿走，则必须等别人吃完之后才能拿到筷子3.任一哲学家在自己未拿到两只筷子吃完饭前，不会放下手中已经拿到的筷子。如果不做任何规则限制，每个哲学家都正好拿着左手的餐叉，永远都在等右边的餐叉，所有哲学家都会被饿死。那么应该如何设计这种机制呢？来看一下Caspian是如何解答这个问题的。这种解法可以称为资源分级解法，把资源（筷子）每一个，工作单元（哲学家）总是先拿起左右两边编号较低的餐叉，再拿编号较高的。用完餐叉后，他总是先放下编号较高的餐叉，再放下编号较低的。在这种情况下，当四位哲学家同时拿起他们手边编号较低的餐叉时，只有编号最高的餐叉留在桌上，从而第五位哲学家就不能使用任何一只餐叉了。而且，只有一位哲学家能使用最高编号的餐叉，所以他能使用两只餐叉用餐。当他吃完后，他会先放下编号最高的餐叉，再放下编号较低的餐叉，从而让另一位哲学家拿起后边的这只开始吃东西。其实现实场景中，会遇到更为复杂的情况。比如Caspian所描述的多个个程序需要访问多个数据数据库的场景，在《深入理解计算机系统》中给出了问题的解答“给所有的互斥操作的一个全序，如果每个线程都是以一种顺序获得互斥锁并以相反的顺序释放，那么这个程序就是无锁。”上面的方案过于复杂容易引起漏洞。还有一种方法是服务生解法，有一个餐厅服务生，哲学家必须经过他的允许才能拿起餐叉。因为服务生知道哪只餐叉正在使用，所以他能够作出判断避免死锁。这种方法的缺点在于引入了一个新角色，一旦服务生出现了问题，会导致整个系统陷入瘫痪。其实最让我感兴趣的是Rene的回答,quot;拿根筷子喂给旁边的人吃嘛quot;，但这种场景在现实生活中会发生吗？剧中的“上载人”和人类会在某种规则下和谐共处，进入到新纪元？还是共同走向毁灭？让我们在第二季中拭目以待。本文版权归作者Dew所有，任何形式转载请联系作者。