資源分配和管理的銀行家算法-銀行家算法實驗報告(共25頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上操作系統(tǒng)實驗報告年級、專業(yè)、班級姓名實驗題目資源分配和管理的銀行家算法實驗時間 2013.05.14實驗地點主教0416實驗成績 實驗性質(zhì)驗證性 設(shè)計性 綜合性教師評價：算法/實驗過程正確； 源程序/實驗內(nèi)容提交 程序結(jié)構(gòu)/實驗步驟合理；實驗結(jié)果正確； 語法、語義正確； 報告規(guī)范； 其他： 評價教師簽名：一、實驗目的學習分配和管理資源的銀行家算法，了解死鎖避免方法。二、實驗項目內(nèi)容編寫程序?qū)崿F(xiàn)教材6.3.2節(jié)的銀行家算法程序功能：1. 程序隨機生成進程數(shù)量（>10）、資源種類（>3）、每類資源總數(shù)量（>3）、進程的申請資源的數(shù)量（>0）、已分配

2、資源的數(shù)量、可用資源數(shù)量等；2. 輸出每一個進程的資源分配情況；3. 輸出每一步的資源分配情況和進程執(zhí)行序列（安全序列）。4. 指出每一次資源分配后系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。三、實驗過程或算法（源程序）31算法思路： 先對用戶提出的請求進行合法性檢查，即檢查請求是否大于需要的，是否大于可利用的。若請求合法，則進行預分配，對分配后的狀態(tài)調(diào)用安全性算法進行檢查。若安全，則分配；若不安全，則拒絕申請，恢復到原來的狀態(tài)，拒絕申請。32銀行家算法步驟（1）如果Requesti=Need,則轉(zhuǎn)向步驟(2)；否則，認為出錯，因為它所需要的資源數(shù)已超過它所宣布的最大值。（2）如果Requesti=Availabl

3、e,則轉(zhuǎn)向步驟（3）；否則，表示系統(tǒng)中尚無足夠的資源，進程必須等待。（3）系統(tǒng)試探把要求的資源分配給進程Pi,并修改下面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的數(shù)值：     Available=Available-Requesti;     Allocation=Allocation+Request;     Need=Need-Request;(4)系統(tǒng)執(zhí)行安全性算法，檢查此次資源分配后，系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。33安全性算法步驟（1）設(shè)置工作向量工作向量Work。它表示系統(tǒng)可提供進程繼續(xù)運行所需要的

4、各類資源數(shù)目，執(zhí)行安全算法開始時，Work=Available;定義判斷一個進程是否執(zhí)行完畢的方法:boolean isFinished()。（2）從進程集合中找到一個能滿足下述條件的進程：process.isFinished()返回值為true.Need<=Work如找到，執(zhí)行步驟（3）；否則，執(zhí)行步驟（4）。（3）當進程P獲得資源后，可順利執(zhí)行，直至完成，并釋放出分配給它的資源，故應執(zhí)行：Work=Work+Allocation;Allocation += Need; 轉(zhuǎn)向步驟（2）。（4）如果所有進程的均執(zhí)行完畢即isAllFinished()返回值為true,則表示系統(tǒng)處于安全狀

5、態(tài)；否則，系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)。34數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：34. 1主要用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：(1) 保存進程最大資源需求量的矩陣: int _maxNeed(2) 保存進程已分配資源量的矩陣: int _allocated(3) 保存進程標識符的字符串:String _id(4) 保存系統(tǒng)中各資源總數(shù)的矩陣:int _totalResource(5) 表示申請資源的進程隊列:ArrayList<Process> _processes(6) 表示系統(tǒng)資源種類數(shù)的整數(shù):int _resourceClassCount(7) 存儲執(zhí)行信息:StringBuffer _executeInfo34. 2程序模塊

6、： 代表進程的類:Process.java代表銀行家算法的類:BankerAlgorithm.java算法的主界面:BankerUI.java34. 3各模塊間的調(diào)用關(guān)系：BankerUI是程序執(zhí)行的主界面,輸入系統(tǒng)資源種類數(shù)之后,其通過程序隨機生成進程數(shù)量（>10）、資源種類（>3）、每類資源總數(shù)量（>3）、進程的申請資源的數(shù)量（>0）、已分配資源的數(shù)量、可用資源數(shù)量等。其中所用針對系統(tǒng)進程和資源的操作均需要調(diào)用類BankerAlgorithm的方法。3.5主要函數(shù)的核心代碼：1. 進行初始化輸入的函數(shù)2. 打印輸出的函數(shù)3. 利用安全性算法進行檢測的函數(shù)4. 進行資

7、源分配的函數(shù)5. 利用行家算法進行判定的函數(shù) 注：具體代碼請見附錄源程序清單。程序流程圖：1、 系統(tǒng)主要過程流程圖： 2、進程請求資源序列圖 3、安全性算法序列圖四、實驗結(jié)果及分析和（或）源程序調(diào)試過程 4.1 主界面： 4.2點擊“隨機生成”按鈕，隨機生成進程數(shù)量（>10）、資源種類（>3）、每類資源總數(shù)量（>3）、進程的申請資源的數(shù)量（>0）、已分配資源的數(shù)量、可用資源數(shù)量，并向系統(tǒng)中添加進程，顯示進程的資源分配情況。 4.3點擊“分配資源”按鈕，檢查系統(tǒng)是否安全，如果當前系統(tǒng)安全，則輸出安全隊列，并給第一個安全進程分配資源。若安全：若不安全，則“執(zhí)行結(jié)果”提示框會

8、提示：4.4點擊“執(zhí)行進程”按鈕，執(zhí)行已經(jīng)分配資源的進程，并將其從隊列中移除。4.5點擊“分配資源”按鈕，重新檢測當前系統(tǒng)的安全，如果當前系統(tǒng)安全，則輸出安全隊列，并給第一個安全進程分配資源。4.6 此后重復4、5步，直至系統(tǒng)中的進程執(zhí)行完畢：4.7 系統(tǒng)中此時已沒有等待執(zhí)行的進程，若再點擊“分配資源”按鈕，則“執(zhí)行結(jié)果”提示框中會提示：4.8 如果需要再進行模擬，則點擊“重新生成”按鈕，會重新生成進程，再重復前7步即可。4.9 如果模擬結(jié)束，可點擊“退出”按鈕，即可退出系統(tǒng)。 模擬結(jié)束。五、心得體會通過本次實驗，我們對銀行家算法有了更深的了解，理解了操作系統(tǒng)關(guān)于進程調(diào)度的一些方法，并通過編程

9、實現(xiàn)了該算法。也進一步提高了我們的編程能力，從中學會了很多。附錄：源程序清單1.主界面類BankerUI.javapublic class BankerUI extends JFrame implements ActionListener private static final long serialVersionUID = -L;private JPanel panel;private JButton model;private JButton alloc;private JButton next;private JButton exit;private JTextField proces

10、sNum;/ centerprivate JEditorPane resourcesInfo;private JEditorPane processesInfo; / 用html格式顯示進程需要資源個數(shù).private JTextArea result;private JSplitPane splitCenter;private JPanel east;private int resourceClassesCount;/ 表示資源的個數(shù)private BankerAlgorithm banker;/private Process pro;private int Pronum = 0;priva

11、te int Sournum = 0;static int available = null;/ 可利用的資源 static int max = null;/ 最大的需求矩陣 static int allocation = null;/ 分配矩陣 static int need = null;/ 需求矩陣static int totalSour = null; static int Max = null; static int Allocation = null;public BankerUI() super("銀行家算法");try UIManager.setLookAn

12、dFeel("com.sun.java.swing.plaf.windows.WindowsLookAndFeel"); catch (ClassNotFoundException e) e.printStackTrace(); catch (InstantiationException e) e.printStackTrace(); catch (IllegalAccessException e) e.printStackTrace(); catch (UnsupportedLookAndFeelException e) e.printStackTrace();setBo

13、unds(100, 100, 800, 600);panel = new JPanel(new BorderLayout();/ centerresourcesInfo = new JEditorPane("text/html", "<html></html>");resourcesInfo.setEditable(false);processesInfo = new JEditorPane("text/html", "<html></html>"); / 以html

14、格式顯示進程信息.processesInfo.setEditable(false);JSplitPane splitInfo = new JSplitPane(JSplitPane.VERTICAL_SPLIT);splitInfo.add(new JScrollPane(resourcesInfo), JSplitPane.TOP);splitInfo.add(new JScrollPane(processesInfo), JSplitPane.BOTTOM);splitInfo.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("系統(tǒng)信息&qu

15、ot;);splitInfo.setOneTouchExpandable(true);result = new JTextArea(5, 30);result.setEditable(false);result.setWrapStyleWord(true); / 按單詞換行,即所有單詞都不會打斷.result.setLineWrap(true); / 換行.JScrollPane textScroll = new JScrollPane(result);textScroll.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("執(zhí)行結(jié)果")

16、;splitCenter = new JSplitPane(JSplitPane.VERTICAL_SPLIT);splitCenter.setResizeWeight(1.0);splitCenter.add(splitInfo, JSplitPane.TOP);splitCenter.add(textScroll, JSplitPane.BOTTOM);splitCenter.setOneTouchExpandable(true); / 點擊一下就可以擴展分割開來的控件.panel.add(splitCenter, BorderLayout.CENTER);panel.setSize(80

17、0, 700);/ easteast = new JPanel();/east.setSize(60, 100);model = new JButton("隨機生成");model.setSize(50, 20);model.setLocation(10, 10);model.addActionListener(this);alloc = new JButton("分配資源");alloc.addActionListener(this);next = new JButton("執(zhí)行進程");next.addActionListener

18、(this);exit = new JButton("退出");exit.addActionListener(this);JLabel label = new JLabel("當前進程個數(shù):");label.setSize(50,20);label.setLocation(10, 60);processNum = new JTextField();processNum.setSize(50, 20);processNum.setLocation(10,90);processNum.setEditable(false);processNum.setFont

19、(new Font("宋體", Font.BOLD, 20);processNum.setForeground(Color.RED);processNum.setHorizontalAlignment(JTextField.CENTER);east.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.a

20、dd(east, BorderLayout.EAST);setEastButtonEnabled(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 ge

21、tBanker() return banker;/ 一個數(shù)組小于另一個數(shù)組,兩個數(shù)組大小相等.public boolean aLowerB(int a, int b) for (int i = 0; i < a.length; i+) if (ai > bi)return false;return true;/ 在resourceInfoz中顯示系統(tǒng)資源的信息.private void updateTotalResourcesInfo() StringBuffer html = new StringBuffer(100);html.append("<html>

22、<body>");html.append("<table width = "100%" border = "1" bgcolor="#C0C0C0" bordercolor="#">n");StringBuffer resourceNames = new StringBuffer("<tr><td>資源名</td>");StringBuffer resourceCounts = new StringBuff

23、er("<tr><td>資源個數(shù)</td>");/int totalResource = banker.getTotalResource();for (int i = 0; i < Sournum; i+) resourceNames.append("<td>");resourceNames.append("R" + String.valueOf(i);resourceNames.append("</td>");resourceCounts.appe

24、nd("<td>");resourceCounts.append(String.valueOf(totalSouri);resourceCounts.append("</td>");resourceNames.append("</tr>");resourceCounts.append("</tr>");html.append(resourceNames);html.append(resourceCounts);html.append("</table&

25、gt;n</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" bg

26、color="#C0C0C0" bordercolor="#">n");content.append("<tr><td>資源情況</td><td align = "center" colspan = "+ Sournum+ ">Max</td><td align = "center" colspan = "+ Sournum+ ">Allocated</td><

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

28、cessNames = 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); / Avilablecont

29、ent.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

30、= banker.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.app

31、end("</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.getS

32、ource() = model) RandomMake();banker = new BankerAlgorithm(totalSour,Sournum, new ArrayList<Process>();for (int i = 0; i < Pronum; i+) Max = new intSournum;Allocation = new intSournum;for (int j = 0; j < Sournum; j+) Maxj = maxij;Allocationj = allocationij;Process pro = new Process(Strin

33、g.valueOf(i),Max,Allocation,Sournum);if (banker.addProcess(pro) result.setText(result.getText() + "成功添加進程: "+ banker.getExecuteInfo(); else result.setText(result.getText() + "添加進程失敗: "+ banker.getExecuteInfo();return;/updateProcessInfo();updateTotalResourcesInfo(); / 更新系統(tǒng)資源信息.upd

34、ateProcessInfo(); / 更新系統(tǒng)進程資源信息.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() + "當前系統(tǒng)中沒有進程，無法分配資源！n");next.setEnabled(false);return;if (ba

35、nker.isSecured() String id = banker.AllocationResourse();result.setText(result.getText() + "進程P"+id+"資源分配成功！n" +"當前系統(tǒng)是安全的.n安全序列: "+ banker.getExecuteInfo();updateProcessInfo(); / 更新系統(tǒng)進程資源信息.next.setEnabled(true); else result.setText(result.getText() +"資源分配失?。"

36、;+ "當前系統(tǒng)是不安全的.n詳細信息如下: "+ banker.getExecuteInfo();next.setEnabled(false);return;if (e.getSource() = next) String pid = banker.ExecuteProcess();if(Pronum > 0)Pronum-;updateProcessInfo();result.append("進程P"+pid+"執(zhí)行完畢!n");else JOptionPane.showMessageDialog(this, "系

37、統(tǒng)中所有進程已執(zhí)行完畢!", "提示：", JOptionPane.ERROR_MESSAGE); next.setEnabled(false);next.setEnabled(false);if (e.getSource() = exit) if (JOptionPane.showConfirmDialog(this, "退出系統(tǒng)?", "確定退出",JOptionPane.OK_CANCEL_OPTION) = JOptionPane.OK_OPTION)System.exit(0);return;public void

38、 RandomMake()Random rnd = new Random();Pronum = rnd.nextInt(10)+10;Sournum = rnd.nextInt(5)+3;available = new intSournum;max = new intPronumSournum;allocation = new intPronumSournum;need = new intPronumSournum;for (int i = 0; i < Sournum; i+) availablei = rnd.nextInt(5) + 3;for (int i = 0; i <

39、 Pronum; i+) for (int j = 0; j < Sournum; j+) allocationij = rnd.nextInt(5);/ 分配矩陣獲得隨機數(shù)for (int i = 0; i < Pronum; i+) for (int j = 0; j < Sournum; j+) do maxij = rnd.nextInt(10);/ 最大的需求矩陣獲得隨機數(shù),且要比分配矩陣相同位置的數(shù)大 while (maxij < allocationij);need = new intPronumSournum;for (int i = 0; i <

40、 Pronum; i+) for (int j = 0; j < Sournum; j+) needij = maxij - allocationij;totalSour = new intSournum;for (int i = 0; i < Sournum; i+) totalSouri=availablei;for (int i = 0; i < Pronum; i+) for (int j = 0; j < Sournum; j+) totalSourj+= allocationij;public static void main(String args) th

41、rows ClassNotFoundException,InstantiationException, IllegalAccessException, UnsupportedLookAndFeelException BankerUI banker = new BankerUI(); banker.setVisible(true); 2.銀行家算法實現(xiàn)類 BankerAlgorithm.javapublic class BankerAlgorithm / 表示系統(tǒng)中資源種類數(shù)/private int saveProcess;private int savePNum = 0;private fin

42、al int _resourceClassesCount;private final int _totalResource;private ArrayList<Process> _processes = new ArrayList<Process>();private ArrayList<Process> saveProcesses = new ArrayList<Process>();private StringBuffer _executeInfo = new StringBuffer(50);public BankerAlgorithm(i

43、nt totalResource, int resourceClassesCount,ArrayList<Process> processes) _resourceClassesCount = resourceClassesCount;_totalResource = totalResource;_processes = processes;private ArrayList<Process> newProcesses() ArrayList<Process> pList = new ArrayList<Process>();for (Proce

44、ss p : _processes) pList.add(p.newProcess();return pList;public int getAvilable() int avilable = new int_resourceClassesCount;for (int i = 0; i < _resourceClassesCount; +i) avilablei = _totalResourcei - getResourceAllocated(i);return avilable;/ index代表某個資源的索引,結(jié)果為某個資源的已分配量.private int getResourceA

45、llocated(int index) int totalAllocated = 0;for (Process p : _processes) int allocated = p.getAllocated();totalAllocated += allocatedindex;return totalAllocated;public boolean addProcess(Process p) if (isUniqueProcessId(p.getId() _executeInfo.append(p.getId() + "=" + p.toString();return _pr

46、ocesses.add(p); else _executeInfo.append(p.getId() + "與已有進程重名.");return false;public void removeProcess(String processId) removeProcess(getProcessById(_processes, processId);public void removeProcess(Process p) _processes.remove(p);/_executeInfo.append(p.getId();String id;public String Exe

47、cuteProcess()if(savePNum < saveProcesses.size()Process p = saveProcesses.get(savePNum);id = p.getId();removeProcess(id);savePNum +;else_executeInfo.append("警告：所有進程已執(zhí)行完畢！");return id;/saveProcesses.remove(p);String idd;public String AllocationResourse()if(savePNum < saveProcesses.size

48、()Process p = saveProcesses.get(savePNum);idd = p.getId();int pmax = p.getMaxNeed();p.setAllocated(pmax);saveProcesses.set(savePNum, p);int no = 0;for (Process pp : _processes) if(idd = pp.getId()_processes.set(no, p);no+;return idd;public String getExecuteInfo() / 若存在安全序列,則要刪除最后一個"->".

49、int startIndex = _executeInfo.lastIndexOf("->");if (startIndex != -1) _executeInfo.delete(startIndex, startIndex + 2);_executeInfo.append("nn");String info = _executeInfo.toString();_executeInfo.delete(0, _executeInfo.length();return info;public ArrayList<Process> getPro

50、cesses() return _processes;public String getProcessNames() String names = new String_processes.size();for (int i = 0; i < _processes.size(); i+)namesi = _processes.get(i).getId();return names;/ 判斷當前系統(tǒng)是否安全public boolean isSecured() return isSecured(newProcesses(), getAvilable();private boolean isS

51、ecured(ArrayList<Process> pList, int avilable) if (!isAllMaxNeedLowerTotalResource(pList)return false;while (!isAllFinished(pList) Process p = searchProcessLowerAvilable(pList, avilable);if (p != null) int need = p.getNeed();p.allocate(need);/ System.out.println(p.getId();_executeInfo.append(&

52、quot;P" + p.getId() + "->");saveProcesses.add(p);sub(avilable, need);add(avilable, p.getAllocated(); else _executeInfo.append("系統(tǒng)中剩余進程的資源需求量均大于系統(tǒng)資源可用量.");return false;return true;private Process getProcessById(ArrayList<Process> pList, String id) for (Process p : pL

53、ist) if (p.equals(id)return p;return null;private boolean isAllFinished(ArrayList<Process> pList) for (Process p : pList) if (!p.isFinished()return false;return true;public boolean isAllMaxNeedLowerTotalResource(ArrayList<Process> processes) for (Process p : processes) if (!p.isMaxNeedLowerTotalResource(_totalResource, _executeInfo)return false;r