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文档简介

1、操作系统实验报告年级、专业、班级姓名实验题目资源分配和管理的银行家算法实验时间2013.05.14实验地点主教0416实验成绩实验性质口验证性窗口计性口综合性教师评价：口算法/实验过程正确；口源程序/实验内容提交程口序结构/实验步骤合理；口实验结果正确；口语法、语义正确；口报告规范；其他：评价教师签名：一、实验目的学习分配和管理资源的银行家算法，了解死锁避免方法。二、实验项目内容编写程序实现教材6.3.2节的银行家算法程序功能：1 .程序随机生成进程数量（10）、制种类（3）、燃资源总数量 （3）、进程的申请资源的数量（0）、已分配资源的数量、可用资源数量等；2 .输出每一个进程的资源分配情况

2、；3 .输出每一步的资源分配情况和进程执行 序列（安全序列）。4 .指出每一次资源分配后系统是否处于安全状态。三、实验过程或算法(源程序)3. 1算法思路：先对用户提出的请求进行合法性检查，即检查请求是否大于 需要的， 是否大于可利用的。若请求合法，则进行预分配，对分配后的状态调用 安全性算法进行检查。若安全，则分配；若不安全，则拒绝 申请，恢复 到原 来的状态，拒绝申请。3. 2银行家算法步骤(1)如果Request。 <=Need,则转向步骤(2)；否则，认为出错，因为 它所需要的资 源数已超过它所宣布的最大值。(2)如果Request。 -Available,则转向步骤(3);否则

3、，表示系统 中尚无足够的资源，进程必须等待。(3)系统试探把要 求的资源分配给进程Pi,并修改下面数据结构 中的数Available=Available-Requesti;Allocation=Allocation+Request;Need=Need-Request;(4)系统执行安全性算法，检查此次资源分 配后，系统是否处于安全状态。3. 3安全性算法步骤(1)设置工作向量工作向量Work。它表示系统可提供进程继续运行所需要的各类资 源数目，执行安全算法开始时，Work=Available;定义判断一个进程是否执行完毕的方法：boolean isFinished() 。(2)从进程集合中找到

4、一个能满足下述条 件的进程： process.isFinished()返回值为 true. Need<=Work如找到，执行步骤(3);否则，执行步骤(4)。(3)当进程P获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分配给它 的资源，故应执行：Work=Work+Allocation;Allocation += Need;转向步骤(2)。(4)如果所有进程的均执行完毕即isAllFinished()返回值为true,则表示系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。3. 4数据结构：3. 4. 1主要用到的数据结构：(1)保存进程最大资源需求量的矩阵：int口 _maxNeed 保存进程已

5、分 配资源量的矩阵：int口 .allocated保存进程标识符的字符串：String _id保存系统中各资源总数的矩阵：int口 _totalResource(5)表示申请资源 的进程队歹U :ArrayList<Process> .processes(6)表示系统资源种类数的整数：int _resourceClassCount存储执行信息：StringBuffer _executeInfo3. 4. 2程序模块：代表进程的类：Process.java代表银行家算法的类:BankerAlgohthm.java算法的主界面：BankerUI.java3. 4. 3各模块间的调用关系

6、:BankerUI是程序执行的主界面，输入系统资源种类数之后,其通过程 序随机生成进程数量（10）、资源种类（3）、每类资源总数量（3）、 进程的申请资 源的数量（0）、已分配资源的数量、可用资源数量等。其 中所用针对系统进程和资源的操作均需要调用类BankerAlgorithm的方法。3.5主要函数的核心代码：1 .进行初始化输入的函数2 .打印输出的函数3 .利用安全性算法进行检测的函数4 .进行资源分配的函数5 .利用行家算法进行判定的函数注：具体代码请见附录一源程序清单。程序流程图：1、系统主要过程流程图:报告创建时间：2013.05.162、进程请求资源序列图Bar ice rAlo

7、nthm.rcquesTgelF'OcessQykl/ (P*= nutl jI ! rwuetl 声 上requeshp resource! qjBha.aj i. AJ. iL JULMJUuJUBJLBUL工a.r!i13、安全性算法序列图BarkerAlgo rith m:aScuiretlT-III L-rjS-ecL>nedisSecursdi iev3rccessss 逐一;石匚把四、实验结果及分析和（或）源程序调试过程4.1 主界面：4.2 点击“随机生成”按钮，随机生成进程 数量（10）、资源种类（3）、每类资源总数量（3）、迂程的申请资源的数量（0）、M配资

8、源的数量、可 用资源数量，并向系统中添加进程，显示进程 的资源分配 情况。4.3点击“分配资源”按钮，检查系统是否 安全，如果当前系统安全, 则输出安全队歹I，并给第一个安全进程分配资源。若安全：若不安全，则“执行结果”提示框会提示:一 . 一 J1一 i*j1M冷首串强*不下*回.邛#ISWT. 尾整山士¥止江旷45之中后一工uKWJ司用i书|moIIR2*:同Its陵工，喝4 ;事胃411if 1at)i怛1IS卜1n4.4 点击“执行进程”按钮，执行已经分配 资源的进程，并将其从队列 中移除。4.5 点击“分配资源”按钮，重新检测当前 系统的安全，如果当前系统 安全，则输出安全

9、队列，并给第一个安全进程分配资源。4.6此后重复4、5步，直至系统中的进程执行完毕:4.7 系统中此时已没有等待执行的进程，若再点击“分配资 源”按钮, 则“执行结果”提示框中会提示：4.8如果需要再进行模拟，则点击“重新生成”按钮，会重新生成进程 再重复前7步即可。4.9如果模拟结束，可点击“退出”按钮，即可退出系统模拟结束。五、心得体会通过本次实验，我们对银行家算法有了更深的了解，理解了 操作系统 关于进程调度的一些方法，并通过编程实现了该算法。也进 一步提高 了我们的编程能力，从中学会了很多。附录：源程序清单1 .主界面类 BankerUI.javapublic class Banker

10、UI extends JFrame implements ActionListener private static final longserialVersionUID =-8004544916653049326L; private JPanel panel ;privateJButtonmodel;privateJButtonalloc;privateJButtonnext;privateJButtonexit;private JTextField processNum ;/ centerprivateJEditorPaneresourcesInfo;privateJEditorPanep

11、rocessesInfo;/ 用html格式显示进程需要资源个数private JTextArea result ;privateJSplitPanesplitCenter;privateJPanel east ;private int resourceClassesCount ; / / 表示资源的个数private BankerAlgorithm banker ;/private Process pro;private intPronum = 0;private intSournum = 0;static intavailable = null ; / 可利用的资源static int m

12、ax = null ; / 最大的需求矩阵static int allocation= null ; /分配矩阵static int need = null ; / 需求矩阵static inttotalSour = null ;static intMax = null ;static intAllocation= null ;public BankerUI() super ("银行家算法");try UIManager.setLookAndFeel ("com.sun.java.swing.plaf.windows.WindowsLookAndFeel"

13、;catch (ClassNotFoundException e) e.printStackTrace(); catch (InstantiationException e) e.printStackTrace(); catch (IllegalAccessException e) e.printStackTrace(); catch (UnsupportedLookAndFeelException e) e.printStackTrace();setBounds(100, 100, 800, 600);panel = new JPanel( new BorderLayout();/ cent

14、erresourcesInfo= new JEditorPane(resourcesInfo .setEditable(false"text/html" );,"<html></html>" );processesInfo= new JEditorPane("text/html","<html></html>" );/以hm格式显示进程信息.processesInfo .setEditable(falseJSplitPane splitInfo =new);JSpli

15、tPane(JSplitPane.VERTICAL_SPLIT);splitInfo.add(new JScrollPane(resourcesInfo),JSplitPane.TOD;splitInfo.add(new JScrollPane(processesInfo),JSplitPane. BOTTOMsplitInfo.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder ("系统信息");splitInfo.setOneTouchExpandable(true );result result=new JTextArea(5, 30

16、);.setEditable(false );result .setWrapStyleWord( true ); / 按单词换行，即所有单词都不会打断.result .setLineWrap( true ); / 换彳f.JScrollPane textScroll =new JScrollPane( result );textScroll.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("执行结果")splitCenter= new JSplitPane(JSplitPane.VERTICAL_SPLIT );splitCenter.

17、setResizeWeight(1.0);splitCenter .add(splitInfo, JSplitPane.TOP);splitCenter.add(textScroll, JSplitPane.BOTTOMsplitCenter .setOneTouchExpandable( true ); / 点击一下就可以扩展分割开来的控件.panel .add( splitCenter , BorderLayout.CENTER;panel .setSize(800, 700);/ easteast = new JPanel();/east.setSize(60, 100);model =

18、 new JButton("随机生成");model .setSize(50, 20);model .setLocation(10, 10);model .addActionListener(this );alloc = new JButton("分配资源");alloc .addActionListener(this );next = new JButton("执行进程");next .addActionListener(this );exit = new JButton("退出");exit .addActio

19、nListener(this );JLabel label =new JLabel("当前进程个数：”)；label.setSize(50,20);label.setLocation(10, 60);processNum = new JTextField();processNum .setSize(50, 20);processNum .setLocation(10,90);processNum .setEditable(false );processNum .setFont( new Font("宋体"，Font. BOLD 20);processNum .se

20、tForeground(Color.RED);processNum .setHorizontalAlignment(JTextField.CENTEReast .setLayout( new GridLayout(10,1,10,10);east .setSize(80, 100);east .add(label);east .add( processNum );east .add( model);east .add( alloc );east .add( next );east .add( exit );panel .add( east , BorderLayout.EAST);setEas

21、tButtonEnabled(false );/this.getContentPane().add(new JScrollPane(panel);this .getContentPane().add(panel );setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT ON CLOSE);public void setEastButtonEnabled( boolean b) / eastalloc .setEnabled(b);next .setEnabled(b);public BankerAlgorithm getBanker() return banker ;/一个

22、数组小于另一个数组，两个数组大小相等.public boolean aLowerB( int 口 a,int b) for ( inti = 0; i < a. length ; i+) if (ai > bi)return false ;return true ;/ 在resourceInfoz中显示系统资源的信息private void updateTotalResourcesInfo() StringBuffer html = new StringBuffer(100);html.append("<html><body>" );ht

23、ml.append("<table width = "100%" border = "1"bgcolor="#C0C0C0" bordercolor="#000000">n" StringBuffer resourceNames =</td>");StringBuffer resourceCounts =);new StringBuffer(new StringBuffer(</td>");/int totalResource = bank

24、er.getTotalResource();for ( int i = 0; i < Sournum; i+) resourceNames.append( "<td>");resourceNames.append( "R" + String.resourceNames.append( "</td>");valueOf"<tr><td> 资源名"<tr><td>资源个数(i);resourceCounts.append("<

25、td>");resourceCounts.append(String. valueOf (totalSour i);resourceCounts.append("</td>");resourceNames.append( "</tr>");resourceCounts.append( "</tr>");html.append(resourceNames);html.append(resourceCounts);html.append( "</table>n<

26、;/body>n</html>");resourcesInfo .setText(html.toString(); private void updateProcessInfo() StringBuffer content =new StringBuffer( "<html>n" );content.append("<body>n");content.append("<table width = "100%" border = "1"bgcolor

27、="#C0C0C0" bordercolor="#000000">n");content.append( "<tr><td> 资源情况 </td><td align = "center"colspan ="+ Sournum+ ">Max</td><td align = "center" colspan ="+ Sournum+ ">Allocated</td><

28、;td align = "center" colspan ="+ Sournum+ ">Need</td><td align = "center" colspan ="+ Sournum + ">Avilable</td></tr>");content.append( "<tr>");content.append( "<td> 进程名 </td>");StringBuffer

29、processNames = new StringBuffer(40);for(int i = 0; i <Sournum; i+) processNames.append( "<td>R"+ i +"</td>" );content.append(processNames);/ Maxcontent.append(processNames);/ Allocatedcontent.append(processNames);/ Needcontent.append(processNames);/ Avilablecontent

30、.append( "</tr>");ArrayList<Process> processes =banker .getProcesses();System.out.println("pppp"+processes.size();for(int i = 0; i < processes.size(); i+) Process p = processes.get(i);content.append( "<tr>"+ p.makeHtml();if (i = 0) int avilable =ban

31、ker .getAvilable();for (int j = 0; j < avilable.length ; j+)content.append( "<td>"+ avilablej +"</td>"if (i = 1)content.append( "<td rowspan ="+ String. valueOf (processes.size() - 1)+ " colspan = "3"></td>");content.append

32、( "</tr>");content.append("</table>n");content.append("</body>n");content.append("</html>");processesInfo .setText(content.toString(); processNum .setText( "" +Pronum); Overridepublic void actionPerformed(ActionEvent e) if (e.

33、getSource() = model) RandomMake();banker = new BankerAlgorithm( totalSour , Sournum, new ArrayList<Process>();for ( int i = 0; i < Pronum ; i+) Max = new int Sournum;Allocation = new int Sournum;for (int j = 0; j < Sournum ; j+) Maxj = maxij;Allocationj =allocation ij;Process pro =newPro

34、cess(String. valueOf (i), Max, Allocation , Sournum);if ( banker .addProcess(pro) result .setText( result .getText() +"成功添加进程："+ banker .getExecuteInfo(); else result .setText( result .getText() +"添加进程失败：”+ banker .getExecuteInfo();return ;updateProcessInfo();updateTotalResourcesInfo(

35、);/ 更新系统资源信息.updateProcessInfo(); / 更新系统进程资源信息.alloc .setEnabled( true );next .setEnabled( false );model .setText("重新生成")；if (e.getSource() =alloc ) String names =banker .getProcessNames();if (names. length = 0) result .setText( result .getText() +"当前系统中没有进程，无法分配资源！ n");next .set

36、Enabled( false ); return ;if (banker .isSecured() String id = banker .AllocationResourse();result .setText( result .getText() +"进程 P"+id+ "资源分配成功！ n" +"当前系统是安全的.n安全序列："+ banker .getExecuteInfo();updateProcessInfo(); / 更新系统进程资源信息.next .setEnabled( true ); else result .se

37、tText( result .getText() +”资源分配失败！n" + "当前系统是不安全的.n详细信息如下："+ banker .getExecuteInfo();next .setEnabled( false ); return ;if (e.getSource() = next ) String pid = banker .ExecuteProcess();if ( Pronum > 0)Pronum-;updateProcessInfo();result .append("进程 P"+pid+ "执行完毕！n&qu

38、ot;); else JOptionPane. showMessageDialog (this ,"系统中所有进程已执 行完毕！"，"提示："，JOptionPane. ERROR_MESSAG；Enext .setEnabled( false );next .setEnabled( false ); if (e.getSource() = exit ) if (JOptionPane. showConfirmDialog (this ,"退出系统？"，"确定退 出"，JOptionPane. OK_CANCEL_

39、OPTION=JOptionPane. OK_OPTION)System. exit (0);return ;public void RandomMake() Random rnd = new Random(); Pronum = rnd.nextInt(10)+10; Sournum = rnd.nextInt(5)+3;available = new int Sournum;max = new int Pronum Sournum;allocation = new int Pronum Sournum ;need = new int Pronum Sournum;for ( int i =

40、 0; i < Sournum; i+) available i = rnd.nextInt(5) + 3;for ( int i = 0; i < Pronum; i+) for ( int j = 0; j < Sournum ; j+) allocation ij = rnd.nextInt(5);/ 分配矩阵获得随机数for ( int i = 0; i < Pronum; i+) for ( int j = 0; j < Sournum ; j+) do maxij = rnd.nextInt(10);/ 最大的需求矩阵获得随机数，且要比分配矩阵相同位置

41、的数大 while (maxij < allocation ij); need = new int Pronum Sournum;for ( int i = 0; i < Pronum; i+) for ( int j = 0; j < Sournum ; j+) need ij = maxij - allocation ij; totalSour = new int Sournum;for ( int i = 0; i < Sournum; i+) totalSour i= available i;for ( int i = 0; i < Pronum; i+)

42、 for ( int j = 0; j < Sournum ; j+) totalSour j+= allocation ij;public static voidmain(String args) throwsClassNotFoundException,InstantiationException, IllegalAccessException, UnsupportedLookAndFeelException BankerUI banker =new BankerUI();banker.setVisible(true );2 .银行家算法实现类BankerAlgorithm.java

43、public class BankerAlgorithm /表示系统中资源种类数/private int saveProcess;private int savePNum = 0;private final int_resourceClassesCount ;private final int _totalResource ;privateArrayList<Process>_processes = new ArrayList<Process>();privateArrayList<Process>saveProcesses = new ArrayList&

44、lt;Process>();private StringBuffer _executeInfo = new StringBuffer(50);public BankerAlgorithm( int totalResource, int resourceClassesCount, ArrayList<Process> processes) _resourceClassesCount = resourceClassesCount;_totalResource = totalResource;_processes = processes; 一private ArrayList<

45、;Process> newProcesses() ArrayList<Process> pList =new ArrayList<Process>();for (Process p :_processes ) pList.add(p.newProcess();return pList;public int getAvilable() int avilable = new int .resourceClassesCount ;for (int i = 0; i < .resourceClassesCount ; +i) avilablei = .totalRe

46、source i - getResourceAllocated(i);return avilable;/ index代表某个资源的索引，结果为某个资源的已分配量.private int getResourceAllocated( int index) int totalAllocated = 0;for (Process p :.processes ) int allocated = p.getAllocated();报告创建时间:_2013.05.16totalAllocated += allocatedindex; return totalAllocated;public boolean

47、addProcess(Process p) if (isUniqueProcessId(p.getId() _executeInfo .append(p.getId() +"=" + p.toString();return .processes .add(p); else _executeInfo .append(p.getId() +"与已有进程重名.");return false ;public void removeProcess(String processId) removeProcess(getProcessById( .processes

48、, processId);public void removeProcess(Process p) .processes .remove(p);executelnfo.append(p.getld(); 一String id ;public String ExecuteProcess()if (savePNum < saveProcesses .size() Process p = saveProcesses .get( savePNum); id = p.getId();removeProcess( id );savePNum +; else _executeInfo .append(

49、"警告：所有进程已执行完毕！")； return id ;/saveProcesses.remove(p);String idd ;public String AllocationResourse()if (savePNum < saveProcesses .size()Process p = saveProcesses .get( savePNum); idd = p.getId();int 口 pmax = p.getMaxNeed();p.setAllocated(pmax);saveProcesses .set( savePNum, p);int no = 0

50、;for (Process pp :.processes ) if (idd = pp.getId() .processes .set(no, p); 一 no+; return idd ;public String getExecuteInfo() /若存在安全序列，则要删除最后一个"->”.int startindex = _executeInfo .lastIndexOf( "->");if (startindex != -1) _executeInfo .delete(startIndex, startindex + 2); 一_execute

51、Info .append( "nn");String info = _executeInfo .toString();_executeInfo .delete(0, _executeInfo .length(); return info;public ArrayList<Process> getProcesses() return .processes ;一publicString口 getProcessNames() String口 names = new String .processes .size();for (int i = 0; i < .pr

52、ocesses .size(); i+) namesi = .processes .get(i).getId(); return names;/判断当前系统是否安全 public boolean isSecured() return isSecured(newProcesses(), getAvilable();private boolean isSecured(ArrayList<Process> pList,int avilable) if (!isAllMaxNeedLowerTotalResource(pList) return false ;while (!isAllFi

53、nished(pList) Process p = searchProcessLowerAvilable(pList, avilable); if (p != null ) int need = p.getNeed(); p.allocate(need);/ System.out.println(p.getId();_executeinfo .append( "P" + p.getid() +"->");saveProcesses .add(p); sub(avilable, need);add(avilable, p.getAllocated()

54、; else _executeinfo.append("系统中剩余进程的资源需求量均大于系统资源可用量.”)；return false; return true ;private Process getProcessById(ArrayList<Process> pList, String id) for (Process p : pList) if (p.equals(id) return p; return null ;private boolean isAllFinished(ArrayList<Process> pList) for (Process

55、p : pList) if (!p.isFinished() return false ;return true;public booleanisAllMaxNeedLowerTotalResource(ArrayList<Process>processes)for (Process p: processes)if (!p.isMaxNeedLowerTotalResource( _totalResource , _executeInfo )return false ;return true;public booleanisAllAllocatedLowerMax() for (P

56、rocess p :_processes )if (!p.isAllocatedLowerMax() _executeInfo.append("进程"+ p.getId() +"的已分配资源数大于其所需要的最大资源量.n");return false ; return true;public booleanisAllAllocatedLowerTotalResource() for (int i = 0; i < _resourceClassesCount ; i+) if (_totalResource i < getResourceAllocated(i) _executeInfo .append("资源R" + i +"的已分配总量大于 系统中该资源的最大数目.n"); 一return false ; return true ;private Process searchProcessLowerAvilable(ArrayList<Process> pList, int 口 avilable) f

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