面试题：并发与同步之哲学家问题：优化后的性能分析

Question

假设你已经采用了一种优化方案解决了哲学家就餐问题的死锁情况，现在请从并发性能、资源利用率、公平性等多个维度，对优化后的方案进行详细的性能分析，并与未优化前进行对比，说明优化带来的具体影响。

Answer 1

未优化前情况

1. 并发性能：由于可能出现死锁，所有哲学家都在等待资源（筷子），导致实际并发执行的操作很少，并发性能极低。
2. 资源利用率：筷子资源因为死锁而被闲置，利用率低下。
3. 公平性：每个哲学家都有可能长期得不到筷子，无法就餐，公平性差。

优化后情况及与未优化前对比

1. 并发性能：
   • 优化后：通过打破死锁条件（如采用资源分配图算法、限制同时拿起筷子的哲学家数量等），可以使更多哲学家同时就餐，提高了并发性能。例如使用信号量限制同时就餐的哲学家数量为 4，这样可以保证有更多的哲学家在不同时间点就餐，而不是全部等待陷入死锁。
   • 对比：相比未优化前，并发性能显著提升，能有更多的任务（哲学家就餐动作）同时进行。
2. 资源利用率：
   • 优化后：筷子资源不再因为死锁而闲置，得到了更充分的利用。以资源分配图算法为例，它可以合理分配筷子给需要的哲学家，避免资源浪费。
   • 对比：与未优化前相比，资源利用率大幅提高，筷子能被更频繁地使用。
3. 公平性：
   • 优化后：采用一些公平策略（如轮流就餐、优先级队列等），使得每个哲学家都有机会就餐，提高了公平性。比如通过轮流就餐策略，按照一定顺序让哲学家就餐，保证每个哲学家都能在合理时间内获得筷子。
   • 对比：与未优化前相比，公平性得到明显改善，不会出现某个哲学家长期饥饿的情况。