面试题：并发与同步之哲学家问题的基本解决方案思路

Question

在操作系统的哲学家问题场景中，简述使用信号量来解决死锁问题的基本思路，包括信号量的设置以及哲学家拿取和释放餐具的操作流程。

Answer 1

1. 信号量设置：
   • 设置一个互斥信号量 mutex，初始值为1，用于保护共享资源（如对餐具状态的修改等临界区操作）。
   • 设置一个数组 semaphore chopstick[n]，其中 n 为哲学家的数量，每个 chopstick[i] 初始值为1，代表每根筷子可用。
2. 拿取餐具操作流程：
   • 哲学家 i 首先获取 mutex 信号量，进入临界区。
   • 检查左右两根筷子（假设 i 的左边筷子为 i，右边筷子为 (i + 1) % n）是否都可用。
   • 如果都可用，获取左边筷子 chopstick[i]，再获取右边筷子 chopstick[(i + 1) % n]。
   • 释放 mutex 信号量，离开临界区，开始用餐。
3. 释放餐具操作流程：
   • 哲学家 i 用餐完毕后，首先获取 mutex 信号量，进入临界区。
   • 释放右边筷子 chopstick[(i + 1) % n]，再释放左边筷子 chopstick[i]。
   • 释放 mutex 信号量，离开临界区。这样通过信号量的合理使用，可以避免死锁，因为每次拿取筷子前先获取 mutex 确保对筷子资源的访问是互斥的，避免了循环等待导致的死锁情况。