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【案例8-5】  小朋友就餐问题

【案例介绍】

  1.任务描述

一圆桌前坐着5位小朋友，两个人中间有一只筷子，桌子中央有面条。小朋友边吃边玩，当饿了的时候拿起左右两只筷子吃饭，必须拿到两只筷子才能吃饭。但是，小朋友在吃饭过程中，可能会发生5个小朋友都拿起自己右手边的筷子，这样每个小朋友都因缺少左手边的筷子而没有办法吃饭。本案例要求编写一个程序解决小朋友就餐问题，使每个小朋友都能成功就餐。

2.运行结果

运行结果如图8-1所示。

图8-1 运行结果

 

【案例思路】

1. 查看运行结果分析后，每个小朋友相当于一个线程，所以先创建一个Philosopher()方法作为小朋友。
2. 查看运行结果分析后，创建eating()方法作为小朋友吃饭时的线程，创建thinking()方法作为小朋友玩耍时的线程。
3. 查看运行结果分析后，需要在获取筷子的方法Fork中先定义一个boolean类型的数组，代表5根筷子的使用情况；再使用synchronized线程锁来控制只有左右手的筷子都未被使用时，才允许获取筷子，且必须同时获取左右手筷子。
4. 查看运行结果分析后，需要在释放左右手筷子的方法putFork中使用synchronized线程锁来释放筷子。
5. 最后在Test测试类中调用5次以上方法，代表5位小朋友。

【案例代码】

小朋友就餐问题的程序代码实现如文件8-1所示。

文件8-1  Philosopher.java

1. package chapter0805;
2. /*每个小朋友相当于一个线程*/
3. public class Philosopher extends Thread{
4.     private String name;
5.     private Fork fork;
6.     public Philosopher(String name,Fork fork){
7.         super(name);
8.         this.name=name;
9.         this.fork=fork;
10.     }
11.     public void run(){
12.         while(true){
13.             thinking();
14.             fork.takeFork();
15.             eating();
16.             fork.putFork();
17.         }
18.     }
19.     public void eating(){
20.         System.out.println("小朋友"+name+"在吃饭");
21.         try {
22.             sleep(1000);//模拟吃饭，占用一段时间资源
23.         } catch (InterruptedException e) {
24.             // TODO Auto-generated catch block
25.             e.printStackTrace();
26.         }
27.     }
28.     public void thinking(){
29.         System.out.println("小朋友"+name+"在玩游戏");
30.         try {
31.             sleep(1000);//模拟思考
32.         } catch (InterruptedException e) {
33.             // TODO Auto-generated catch block
34.             e.printStackTrace();
35.         }
36.     }
37. }
38. class Fork{
39.     /*5只筷子，初始为都未被用*/
40.     private boolean[] used={false,false,false,false,false};
41.     /*只有当左右手的筷子都未被使用时，才允许获取筷子，且必须同时获取左右手筷子*/
42.     public synchronized void takeFork(){
43.         String name = Thread.currentThread().getName();
44.         int i = Integer.parseInt(name);
45.         while(used[i]||used[(i+1)%5]){
46.             try {
47.                 wait();//如果左右手有一只正被使用，等待
48.             } catch (InterruptedException e) {
49.                 // TODO Auto-generated catch block
50.                 e.printStackTrace();
51.             }
52.         }
53.         used[i ]= true;
54.         used[(i+1)%5]=true;
55.     }
56.     /*必须同时释放左右手的筷子*/
57.     public synchronized void putFork(){
58.         String name = Thread.currentThread().getName();
59.         int i = Integer.parseInt(name);
60.         used[i]= false;
61.         used[(i+1)%5]=false;
62.         notifyAll();//唤醒其他线程
63.     }
64. }

文件8-1中第3~18行代码封装一个小朋友的方法，第19~27行代码是封装了小朋友吃饭时的方法，第28~37行代码封装了小朋友玩耍时的方法，第38~64行代码封装了筷子使用情况的方法。

测试类的代码如文件8-2所示，调用5次Fork代表5个小朋友。

文件8-2 Test.java

1. package chapter0805;
2. public class Test {
3.       public static void main(String []args){
4.             Fork fork = new Fork();
5.             new Philosopher("0",fork).start();
6.             new Philosopher("1",fork).start();
7.             new Philosopher("2",fork).start();
8.             new Philosopher("3",fork).start();
9.             new Philosopher("4",fork).start();
10.         }
11. }