1、_年_月_日一、需求分析有一个故事是这样的：假设有五位哲学家围坐在一张圆形餐桌旁，做以下两件事情之一：吃饭，或者思考。吃东西的时候，他们就停止思考，思考的时候也停止吃东西。餐桌中间有一大碗意大利面，每两个哲学家之间有一只餐叉。因为用一只餐叉很难吃到意大利面，所以假设哲学家必须用两只餐叉吃东西。他们只能使用自己左右手边的那两只餐叉。上边的故事里有五个哲学家（不过我们写的程序可以有N个哲学家），这些哲学家们只思考或吃饭，他们思考的时候不需要任何共享资源，但是吃饭的时候就必须使用餐具，而餐桌上的餐具是有限的，故事里，餐具是叉子，吃饭的时候要用两把叉子把面条从碗里捞出来。很显然把叉子换成筷子会更合理，
2、因为一个哲学家需要两根筷子才能吃饭。现在引入问题：有六个哲学家很穷，只买得起六根筷子。他们坐成一圈，两个人的中间放一根筷子。哲学家吃饭的时候必须同时得到左手边和右手边的筷子。如果他身边的任何一位正在使用筷子，那他只有等着。如下图：以上就为我们要处理的哲学家就餐问题，接下来将编写程序模拟解决这个问题。二、系统概要设计2.1设计一个程序，能够显示当前各哲学家的状态和桌上餐具的使用情况，并能无死锁的推算出一状态各哲学家的状态和桌上餐具的使用情况。即设计一个能安排哲学家正常生活的程序。为哲学家设计3种状态，即“等待”“进餐”“思考”。每个哲学家重复进行“等待”-“进餐”-“思考”的行动循环。其中：“等
3、待”-“进餐”：只有一个哲学家处于等待进餐状态，且左右手两边的餐具都处于“空闲”状态时，可以发生这种状态改变。此状态改变发生后，哲学家拿起左右手两边的餐具。“思考”：此状态改变发生后，哲学家放下左右手上的餐具。餐具状态由“使用中”转变为“空闲”。“思考”-“等待”：哲学家思考结束后，无条件转入等待状态。由上所述，程序中应设置6个元素的信号量数组用来保持哲学家之间的同步。2.2系统平台、语言及工具（1）操作系统：Windows（2）程序设计语言：C+（3）工具：VC+6.02.3不论是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个进程必须互斥地对它进行访问。每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区（Cr
4、itical Section）。每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区（Critical Section）（临界资源是一次仅允许一个进程使用的共享资源）。每次只准许一个进程进入临界区， 进入后不允许其他进程进入。不论是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个进程必须互斥地对它进行访问。三、系统详细设计 否 是程序中定义一个哲学家类，包含两个私有对象和四个公有对象。Number对象： 哲学家的编号。Status 对象： 用于保存当前该哲学家的状态，0表示正在等待（即处于饥饿状态）1表示得到筷子正在吃饭，2表示正在思考Philosopher（int num）方法： 哲学家类构造函数，参数num表示
5、哲学家编号find（） const方法： 返回该哲学家编号getinfo（） const方法： 返回哲学家当前状态Change（）方法： 根据题目要求改变哲学家的状态（等待-进餐-思考-等待）另外，程序中包含一个公有对象，bool类型数组tools6，用来保存6根筷子当前状态：true表示该筷子当前空闲，false表示该筷子当前正被使用。程序中还包含两个公有函数：print和toolstatus。Print用来返回一个哲学家的状态，toolstatus用来返回一根筷子的状态。四、系统的主要源代码#include time.hstringiostreamassert.husing namespa
6、ce std; /控制活动线程数目的信号量（保护线程共享资源）bool tools6; /全局变量，用餐工具CRITICAL_SECTION cs; /信号量, 在线程中使用，临界区class Philosopher private: int number;int status; /*标记当前哲学家的状态,0表示正在等待（即处于饥饿状态）,1表示得到两支筷子正在吃饭,2表示正在思考*/ public: Philosopher（int num=0）: status（2）, number（num） int find（） const return number; int getinfo（） cons
7、t return status; void Change（） ; /状态改变函数;void Philosopher:Change（） EnterCriticalSection （&cs） ; /进入临界区 if（status=1） /正在进餐 toolsnumber%6=true; /放下左手工具 tools（number-1）%6=true; /放下右手工具 status=2; /改变状态为思考 else if（status=2） /思考中 status=0; /改变状态为等待 else if（status=0） /等待中 if（toolsnumber%6&tools（number-1）%6
8、） /左右手两边工具均为空闲状态 toolsnumber%6=false; /拿起左手工具 tools（number-1）%6=false; /拿起右手工具 status=1; LeaveCriticalSection （& string print（Philosopher *pA） /pA-Change（）; int i=pA-getinfo（）; string str; if（i=0） str=等待; else if（i=1） 就餐 else str=思考 return str;string toolstatus（bool a） string state; if（a=true） state
9、=闲 if（a=false）用 return state;int main（） char con = y /判断是否继续 for（int i=0;i6;i+） toolsi=true; /3组筷子都未使用，初始化 Philosopher P1（1）,P2（2）,P3（3）,P4（4）,P5（5）,P6（6）; InitializeCriticalSection （& /初始化初始化临界区 cout哲学家们开始生活：endl; while（con=） P1.Change（）; P2.Change（）; P3.Change（）; P4.Change（）; P5.Change（）; P6.Chang
10、e（）;当前状态为： P1.find（）print（&P1）P6.find（）P6） toolstatus（tools0）toolstatus（tools1）P2.find（）P2） toolstatus（tools5）toolstatus（tools2）P5.find（）P5）toolstatus（tools4）toolstatus（tools3）P3.find（）P3）P4.find（）P4）con; Sleep（20）; DeleteCriticalSection （& /退出资源区 return 0;五、系统测试及调试 初始状态 状态一 状态二 状态三 状态四 状态五 退出六、总结通过
11、这次课程设计，我学到了许多课本上学不到的知识，注意到了许多课本上没有提到的东西，而且使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对一些前面学过的知识理解得不够深刻的，通过这一个星期的课程设计，通过程序的编写发现有了进一步的理解，其中也明白了很多道理，哲学家进餐问题从理论上讲很容易，就6个人只有6个筷子，要实现他们吃通心面的有序性，但要用程序来模拟远非文字的叙述那么简单，但还是可以实现的，尽管不是很容易的实现了。其中蕴含哲理，只要能用想出来，就可以用程序把他编处理。设计中总会遇到这样那样的问题，遇到问题势必要自己分析问题，通过各种渠道解决问题，比如利用互联网。这次课程设计也加强了我上网查数检索问题的能力。有些时候，学习到的知识是次要的，重要的是学习知识的方法。七、主要参考文献1 王红主编 操作系统原理及应用（Linux）清华大学出版社，20132 李爱华，程磊著 面相对象程序设计（C+语言）清华大学出版社，20103 梁红兵，汤小丹，汤子瀛 计算机操作系统学习指导与题解（第二版）西安电子科技大学出版社,2008.
