編程模擬多進程共享臨界資源

1、課程設(shè)計名稱：編程模擬多進程共享臨界資源專業(yè)班級：_學(xué)生姓名：_學(xué)號：_指導(dǎo)教師：_課程設(shè)計時間：軟件工程專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名專業(yè)班級學(xué)號題目編程模擬多進程共享臨界資源課題性質(zhì)其它課題來源自擬課題指導(dǎo)教師劉於勛同組姓名主要內(nèi)容要求產(chǎn)生3個進程：1兩個進程模擬需要進入臨界區(qū)的用戶進程，當(dāng)需要進入臨界區(qū)時，顯示：進程X請求進入臨界區(qū)，同時向管理進程提出申請；申請返回，表示進入了臨界區(qū)。在臨界區(qū)中等待一段隨機時間，并顯示：進程x正在臨界區(qū)；當(dāng)時間結(jié)束，顯示：進程X退出臨界區(qū)同時向管理進程提出退出申請；當(dāng)申請返回，顯示：進程X已退出臨界區(qū)。2、一個進程作為原語的管理進程，接受其他進程的臨界區(qū)進入

2、請求：如果允許進入，則設(shè)置相應(yīng)變量，然后返回；如果不允許進入，則進入循環(huán)等待，直到允許為止；3、對臨界區(qū)的訪問應(yīng)遵循空閑讓進、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待的準(zhǔn)則。4、進程間通信可以采用信號、消息傳遞、管道或網(wǎng)絡(luò)通信方式。任務(wù)要求理解多進程共享臨界資源的原理，并編程實現(xiàn)參考文獻任滿杰等操作系統(tǒng)原理實用教程電子工業(yè)出版社湯子瀛計算機操作系統(tǒng)（修訂版）西安電子科技大學(xué)出版社張堯?qū)W史美林計算機操作系統(tǒng)教程實驗指導(dǎo)清華大學(xué)出版社羅宇等操作系統(tǒng)課程設(shè)計機械工業(yè)出版社2005審查意見指導(dǎo)教師簽字：教研室主任簽字：年7月6日信息科學(xué)與工程課程名稱：操作系統(tǒng)原理設(shè)計題目：編程模擬多進程共享臨界資源專業(yè)：軟件工程

3、班級：姓名：學(xué)號：序號評審項目分數(shù)滿分標(biāo)準(zhǔn)說明1內(nèi)容思路清晰，語言表達準(zhǔn)確，概念清楚，論點正確；設(shè)計方法科學(xué)，分析歸納合理；結(jié)論嚴(yán)謹，設(shè)計有應(yīng)用價值。任務(wù)飽滿，工作量適中2創(chuàng)新內(nèi)容新穎，設(shè)計能反映新技術(shù)，對前人工作有改進或突破，或有獨特見解3完整性、實用性整體構(gòu)思后合理，理論依據(jù)充分，設(shè)計完整，實用性強4數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，算法設(shè)計合理5規(guī)范性設(shè)計格式、繪圖、實驗數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)的運用等符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定6紀(jì)律性遵守課程設(shè)計紀(jì)律，聽從指導(dǎo)教師安排，設(shè)計過程態(tài)度認真7答辯準(zhǔn)備充分，思路清晰、論點正確、對設(shè)計方案理解深入，問題回答有理有據(jù)，簡明正確總分綜合意見指導(dǎo)教師2015年7月12日 # 1要求

4、產(chǎn)生3個進程：1、兩個進程模擬需要進入臨界區(qū)的用戶進程，當(dāng)需要進入臨界區(qū)時，顯示：“進程請求進入臨界區(qū)”，同時向管理進程提出申請；申請返回，表示進入了臨界區(qū)。在臨界區(qū)中等待一段隨機時間，并顯示：“進程正在臨界區(qū)”；當(dāng)時間結(jié)束，顯示：“進程退出臨界區(qū)”，同時向管理進程提出退出申請；當(dāng)申請返回，顯示：“進程已退出臨界區(qū)?！?、一個進程作為原語的管理進程，接受其他進程的臨界區(qū)進入請求：如果允許進入，則設(shè)置相應(yīng)變量，然后返回；如果不允許進入，則進入循環(huán)等待，直到允許為止；退3、對臨界區(qū)的訪問應(yīng)遵循空閑讓進、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待的準(zhǔn)則。退4、進程間通信可以采用信號、消息傳遞、管道或網(wǎng)絡(luò)通信方式。

5、退 2流程圖：資源是否為空1足是足結(jié)束進程進入臨界區(qū)，等待一段隨機時間，顯示“正在等待進入臨界區(qū)和等待時間結(jié)束釋放資源，向管理進程由請返回，顯示“正在退出臨界區(qū)逍程獲得資源，向管理逍程申請逍入臨界區(qū)，顯示正在等待進入臨界區(qū)作輸入兩個用戶進程和一個管理進程4進程申請資源，并顯示正在請求資源-3幻顯示“等待臨界區(qū)資源顯示已退出臨界區(qū)4幵始*繼續(xù)等待圖1 3運行環(huán)境運行環(huán)境：4開發(fā)工具和編程語言開發(fā)工具：，編程語言：5詳細設(shè)計5.1程序界面importjava.awt.*;importjava.awt.event.*;importjava.util.*;importjavax.swing.*;imp

6、ortjavax.swing.border.LineBorder;publicclassMainFrameextendsJFrameimplementsFocusListenerJTextAreajta=newJTextArea();多行文本框staticJTextFieldjtf=newJTextField2;/單行文本框staticJButtonjb=newJButton2;按鈕ThreadShowts=newThreadShow();/界面設(shè)計publicMainFrame()super(“模擬多進程共享臨界資源”);題目命名JLabeljl=newJLabel2;for(inti=0;

7、ijtf.length;i+)jtfi=newJTextField(12);jtfi.addFocusListener(this);jl0=newJLabel(第一進程的名稱：”);設(shè)置標(biāo)簽名稱，顯示進程jll=newJLabel(第二進程的名稱：);jb0=newJButton(”模擬開始”);/設(shè)置按鈕名稱，控制程序的開始和結(jié)束jb1=newJButton(”模擬結(jié)束)；JMenuBarmb=newJMenuBar();Containercont=this.getContentPane();初始化一個容器cont.setLayout(newBorderLayout();設(shè)置布局管理器JPa

8、neljp1=newJPanel();JPaneljp2=newJPanel();jp1.setLayout(newGridLayout(0,1);for(inti=0;ijtf.length;i+)/添加文本區(qū)JPaneltemp=newJPanel();temp.add(jli);temp.add(jtfi);jp1.add(temp);for(inti=0;ijb.length;i+)添加按鈕jp2.add(jbi);jp1.add(jp2);jp1.setBorder(newLineBorder(newColor(0,0,0),10);jp1.setBorder(newLineBord

9、er(newColor(238,238,238),10);cont.setLayout(newBorderLayout();cont.add(jp1,BorderLayout.NORTH);jta.setEnabled(true);JScrollPanejs=newJScrollPane(jta,ScrollPaneConstants.VERTICAL_SCROLLBAR_ALWAYS,ScrollPaneConstants.HORIZONTAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED);jta.setBorder(newLineBorder(newColor(34,57,12),1);js.

10、setBorder(newLineBorder(newColor(238,238,238),10);cont.add(js,BorderLayout.CENTER);this.setSize(335,435);/定義界面大小this.setDefaultCloseOperation(3);/設(shè)置當(dāng)前界面顯示時相對屏幕的位置this.setLocation(Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize().width/2-175,Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize().height/2-200);this.se

11、tResizable(false);/窗口大小不可變this.setVisible(true);/顯示當(dāng)前窗口jb1.addActionListener(newActionListener()/jb1添加監(jiān)聽器publicvoidactionPerformed(ActionEventarg0)if(ts.tu1!=null&ts.tu1.isAlive()errupt();if(ts.tu2!=null&ts.tu2.isAlive()errupt();System.exit(0););jb0.addActionListener(newActionLis

12、tener()/jb0添加監(jiān)聽器publicvoidactionPerformed(ActionEventarg0)for(inti=0;ijtf.length;i+)jtfi.setEditable(false);MainFrame.jb0.setEnabled(false);jta.setText();ts.run(jtf0.getText().trim(),jtf1.getText().trim(),jta););publicstaticvoidmain(Stringares)newMainFrame();publicvoidfocusGained(FocusEventarg0)/當(dāng)用戶

13、點擊文本框時，文本框就把當(dāng)前內(nèi)容清空JTextFieldjtf=(JTextField)arg0.getSource();jtf.setText();publicvoidfocusLost(FocusEventarg0)5.2classThreadManagerimplementsRunnable/指向要管理得臨界資源ThingSomeobj;/記錄obj是否已有使用者booleanjud=false;Vectorvec=newVector();Stringname;publicThreadManager(ThingSomets)obj=ts;publicvoidrun()while(vec.

14、size()!=0)for(inti=0;ivec.size();i+)if(!(Thread)vec.get(i).isAlive()/如果進程執(zhí)行結(jié)束(Thread)vec.get(i).interrupt();/*使被阻塞的進程拋出一個中斷異常，從而使進程提前結(jié)束阻塞狀態(tài)，退出堵塞代碼。*/vec.remove(i);tryThread.currentThread().sleep(100);catch(InterruptedExceptione)e.printStackTrace();JOptionPane.showMessageDialog(null,模擬結(jié)束,信息,/結(jié)束窗口JOpt

15、ionPane.INFORMATION_MESSAGE);for(inti=0;iMainFrame.jtf.length;i+)MainFrame.jtfi.setText();MainFrame.jtfi.setEditable(true);MainFrame.jb0.setEnabled(true);publicvoidaddThreadUser(ThreadUseruser)vec.add(user);publicvoidtake(Threaduser)/進程控制塊System.out.println(”進程+user.getName()+請求資源);obj.jta.append(”進

16、程+user.getName()+請求資源n);如果jud為true,表示有進程正在使用資源，jud為false，表示資源沒有被使用while(jud)trySystem.out.println(進程+user.getName()+等待資源);obj.jta.append(進程+user.getName()+等待資源n);synchronized(obj)/進入資源的等待池中,等待被喚醒obj.wait();catch(InterruptedExceptione)System.out.println(進程+user.getName()+進入臨界區(qū));obj.jta.append(進程+user

17、.getName()+進入臨界區(qū)n);jud=true;/使用資源obj.useing(user);jud=false;System.out.println(進程+user.getName()+已退出臨界區(qū))；obj.jta.append(進程+user.getName()+已退出臨界區(qū)n);synchronized(obj)/把資源等待池中的進程喚醒obj.notifyAll();5.3臨界資源設(shè)計代碼classThingSomestaticJTextAreajta=newJTextArea();publicThingSome()publicThingSome(JTextAreajta)th

18、is.jta=jta;publicvoiduseing(Threaduser)System.out.println(”進程+user.getName()+正在臨界區(qū)”)；jta.append(”進程+user.getName()+正在臨界區(qū)n);try/模擬使用者使用了該資源一段時間Thread.currentThread().sleep(500);catch(InterruptedExceptione)e.printStackTrace();System.out.println(進程+user.getName()+退出臨界區(qū))；jta.append(進程+user.getName()+退出臨

19、界區(qū)n);5.4管理進程代碼設(shè)計classThreadUserextendsThread/管理進程，接受其他進程的臨界區(qū)進入請求并處理ThreadManagertm=null;/供構(gòu)造函數(shù)publicThreadUser(ThreadManagertm)this.tm=tm;publicvoidrun()for(inti=0;i30;i+)/進程請求使用資源tm.take(this);ThingSome.jta.append(進程+this.getName()+完成工作n);5.5通信模塊設(shè)計classThreadShowThreadUsertu1;ThreadUsertu2;publicvo

20、idrun(Stringname1,Stringname2,JTextAreajta)ThingSomets=newThingSome(jta);ThreadManagertm=newThreadManager(ts);Threadth=newThread(tm);tu1=newThreadUser(tm);tu1.setName(name1); 圖 tu2=newThreadUser(tm);tu2.setName(name2);tu1.start();tu2.start();tm.addThreadUser(tu1);tm.addThreadUser(tu2);ThreadmanagerT

21、hread=newThread(tm);managerThread.start();6測試數(shù)據(jù)：第一個進程：第二個進程:6.程1序運行界面：圖輸2入進程名稱：圖3點擊模擬開始，顯示程序運行過程：輸4出程序結(jié)果：圖 # ，3148067任滿杰，操作系統(tǒng)原理實用教程電子工業(yè)出版社，63湯子瀛，計算機操作系統(tǒng)（第三版），西安電子科技大學(xué)出版社TOC o 1-5 h z張堯?qū)W，計算機操作系統(tǒng)教程實驗指導(dǎo)，清華大學(xué)出版社，羅宇等，操作系統(tǒng)課程設(shè)計，機械工業(yè)出版社，94劉繼承，程序設(shè)計及實驗，清華大學(xué)出版社，198 #通過這次課程設(shè)計，我們更進一步的熟悉計算機操作系統(tǒng)的內(nèi)涵，同時也對語法和語言的面向?qū)ο筇?/p>

22、性有了一定的理解。我也更加深刻地理解面向?qū)ο蟮幕靖拍詈兔嫦驅(qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的基本原理。這次課程設(shè)計也提高了我們的編程能力，培養(yǎng)了我們利用面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法進行系統(tǒng)開發(fā)的技巧和良好的程序設(shè)計風(fēng)格；使我們進一步學(xué)習(xí)和利用軟件工程思想進行軟件開發(fā)和軟件文檔的編制。操作系統(tǒng)是用戶和計算機硬件之間的橋梁，用戶通過軟件向操作系統(tǒng)提交作業(yè)，每個作業(yè)有一個或多個進程組成。所以本設(shè)計的主要功能是實現(xiàn)計算機的模擬進程調(diào)度與共享臨界資源。本模擬操作系統(tǒng)由三個系統(tǒng)進程組成，由原語管理所有的子進程和總的內(nèi)存和資源分配，兩個進程對臨界區(qū)進行申請資源和占有。而管理進程（原語）和子進程都是一個類的對象，不同的是系統(tǒng)進程由程序自

23、動初始化和運行，而子進程須由模擬用戶提交。在這次編制中，我學(xué)會了很多東西，也找出了自己的一些不足。通過這次課程設(shè)計我又加深了對這些知識的記憶；其次是各個功能的算法，以前還是很模糊，現(xiàn)在總算有領(lǐng)悟啦；再次是整個工程的全局把握還不夠，有時遺漏忘點，不過最后在不斷地修改中完成了這次課程設(shè)計。 # 源程序importjava.awt.*;importjava.awt.event.*;importjava.util.*;importjavax.swing.*;importjavax.swing.border.LineBorder;publicclassMainFrameextendsJFrameimpl

24、ementsFocusListenerJTextAreajta=newJTextArea();多行文本框staticJTextFieldjtf=newJTextField2;/單行文本框staticJButtonjb=newJButton2;按鈕ThreadShowts=newThreadShow();/界面設(shè)計publicMainFrame()super(“模擬多進程共享臨界資源”);題目命名JLabeljl=newJLabel2;for(inti=0;ijtf.length;i+)jtfi=newJTextField(12);jtfi.addFocusListener(this);jl0=

25、newJLabel(第一進程的名稱：”);設(shè)置標(biāo)簽名稱，顯示線程jll=newJLabel(第二進程的名稱：);jb0=newJButton(”模擬開始”);/設(shè)置按鈕名稱，控制程序的開始和結(jié)束jb1=newJButton(”模擬結(jié)束)；JMenuBarmb=newJMenuBar();Containercont=this.getContentPane();初始化一個容器cont.setLayout(newBorderLayout();設(shè)置布局管理器JPaneljp1=newJPanel();JPaneljp2=newJPanel();jp1.setLayout(newGridLayout(0

26、,1);for(inti=0;ijtf.length;i+)/添加文本區(qū)JPaneltemp=newJPanel();temp.add(jli);temp.add(jtfi);jp1.add(temp);for(inti=0;ijb.length;i+)添加按鈕jp2.add(jbi);jp1.add(jp2);l4l4jp1.setBorder(newLineBorder(newColor(0,0,0),10);jp1.setBorder(newLineBorder(newColor(238,238,238),10);cont.setLayout(newBorderLayout();cont

27、.add(jp1,BorderLayout.NORTH);jta.setEnabled(true);JScrollPanejs=newJScrollPane(jta,ScrollPaneConstants.VERTICAL_SCROLLBAR_ALWAYS,ScrollPaneConstants.HORIZONTAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED);jta.setBorder(newLineBorder(newColor(34,57,12),1);js.setBorder(newLineBorder(newColor(238,238,238),10);cont.add(js,Bord

28、erLayout.CENTER);this.setSize(335,435);/定義界面大小this.setDefaultCloseOperation(3);/設(shè)置當(dāng)前界面顯示時相對屏幕的位置this.setLocation(Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize().width/2-175,Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize().height/2-200);this.setResizable(false);/窗口大小不可變this.setVisible(true);/顯示當(dāng)前窗口jbl.addActi

29、onListener(newActionListener()/jb1添加監(jiān)聽器publicvoidactionPerformed(ActionEventarg0)if(ts.tul!=null&ts.tul.isAlive()errupt();if(ts.tu2!=null&ts.tu2.isAlive()errupt();System.exit(0););jb0.addActionListener(newActionListener()/jb0添加監(jiān)聽器publicvoidactionPerformed(ActionEventarg0)for(inti

30、=0;ijtf.length;i+)jtfi.setEditable(false);MainFrame.jb0.setEnabled(false);jta.setText();ts.run(jtf0.getText().trim(),jtfl.getText().trim(),jta););publicstaticvoidmain(Stringares)newMainFrame(); publicvoidfocusGained(FocusEventarg0)/*當(dāng)用戶點擊文本框時，文本框就把當(dāng)前內(nèi)容清空*/JTextFieldjtf=(JTextField)arg0.getSource();j

31、tf.setText();publicvoidfocusLost(FocusEventarg0)/臨界區(qū)classThreadManagerimplementsRunnable/指向要管理得臨界資源ThingSomeobj;/記錄obj是否已有使用者booleanjud=false;Vectorvec=newVector();Stringname;publicThreadManager(ThingSomets)obj=ts;publicvoidrun()while(vec.size()!=0)for(inti=0;ivec.size();i+)if(!(Thread)vec.get(i).is

32、Alive()/如果進程執(zhí)行結(jié)束(Thread)vec.get(i).interrupt();/*使被阻塞的進程拋出一個中斷異常，從而使進程提前結(jié)束阻塞狀態(tài)，退出堵塞代碼。*/vec.remove(i);tryThread.currentThread().sleep(100);catch(InterruptedExceptione)e.printStackTrace();JOptionPane.showMessageDialog(null,模擬結(jié)束,信息,/結(jié)束窗口JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);for(inti=0;iMainFrame.jtf.length

33、;i+)MainFrame.jtfi.setText();MainFrame.jtfi.setEditable(true);MainFrame.jb0.setEnabled(true);publicvoidaddThreadUser(ThreadUseruser)vec.add(user);publicvoidtake(Threaduser)/進程控制塊System.out.println(”進程+user.getName()+請求資源);obj.jta.append(”進程+user.getName()+請求資源n);如果jud為true,表示有進程正在使用資源，jud為false，表示資源

34、沒有被使用while(jud)trySystem.out.println(進程+user.getName()+等待資源);obj.jta.append(進程+user.getName()+等待資源n);synchronized(obj)/進入資源的等待池中,等待被喚醒obj.wait();catch(InterruptedExceptione)System.out.println(進程+user.getName()+進入臨界區(qū));obj.jta.append(進程+user.getName()+進入臨界區(qū)n);jud=true;/使用資源obj.useing(user);jud=false;System.out.print