用餐哲学家的解决方案陷入僵局

Question

我已经为哲学家就餐问题实施了资源层次结构解决方案。当我尝试比较两个 Chopsticks 的 n 值时，它们最终陷入僵局。但是，如果我使用他们的 hashCodes 而不是 n 值，它会顺利运行。为什么会有这种差异？他们不都是一天结束时的数字吗？

import java.util.Random;

class Chopstick {
    public final int n;
    public Chopstick(int n) {
        this.n = n;
    }
}

class Philosopher extends Thread {
    private Chopstick left, right;
    private Random random;
    private final int n;

    public Philosopher(int n, Chopstick left, Chopstick right) {
        this.n = n;
        if (left.n > right.n) { // no deadlock if I replace this with left.hashCode() > right.hashCode()
            this.right = left;
            this.left = right;
        } else {
            this.left = left;
            this.right = right;
        }
        this.random = new Random();
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            while (true) {
                Thread.sleep(random.nextInt(10)); // Think
                synchronized(left) {
                    synchronized(right) {
                        System.out.println("P " + n + " eating");
                        Thread.sleep(random.nextInt(10));
                    }
                }
            }
        } catch(InterruptedException ie) {
            ie.printStackTrace();
        }
    }

}

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        final int n = 3;
        Chopstick[] sticks = new Chopstick[n];
        Philosopher[] ps = new Philosopher[n];
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            sticks[i] = new Chopstick(n);
        }
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            ps[i] = new Philosopher(i, sticks[i], sticks[(i + 1) % n]);
            ps[i].start();
        }
    }
}

Answer 1

BUG是你有

sticks[i] = new Chopstick(n);

什么时候应该

sticks[i] = new Chopstick(i);

对象的哈希值仍然是唯一的，即使它们的数据相同，因为您没有覆盖 hashCode 函数。

Answer 2

您的问题与以下事实有关：您没有管理 left.n == right.n 的情况，不幸的是，您没有使用 sticks[i] = new Chopstick(i) 初始化 Chopstick 数组，而是使用了 sticks[i] = new Chopstick(n) 这样你就只有 left.n == right.n 类型的案例，这些案例没有得到妥善管理，所以你会遇到死锁。

由于您没有覆盖方法 hashCode()，因此使用 hashCode() 有助于避免此问题，因为它们是 Chopstick 的不同实例，具有不同的 hashCode() 值但是您仍然可能遇到这样的情况，即我们有 2 个不同的 Chopstick 实例和相同的 hashCode()。所以你仍然需要处理我们有相同价值观的情况。

正确管理相等值的方法是使用称为“tie breaking”的第三个锁

class Philosopher extends Thread {

    // The tie breaking lock
    private static Object tieLock = new Object();
    ...

    private void printAndSleep() throws InterruptedException {
        synchronized(left) {
            synchronized(right) {
                System.out.println("P " + n + " eating");
                Thread.sleep(random.nextInt(10));
            }
        }
    }

    public void run() {
        ...
        if (left.n == right.n) {
            // Equal values so we need first to acquire the tie breaking lock
            synchronized (tieLock) {
                printAndSleep();
            }
        } else {
            printAndSleep();
        }
        ...
    }
}

一种更通用的管理锁顺序的方法是依靠 System.identityHashCode(obj) 作为每个实例的值来排序，而不是使用字段的值或 hashCode()，因为这样你就不会依赖特定于目标对象类型的内容。

Java Concurrency in Practice from Brian Goetz

的 10.1.2 动态锁顺序死锁 一章中有更多详细信息

用餐哲学家的解决方案陷入僵局

Dining Philosopher's solution ending up in deadlock

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