java时间片轮转调度（操作系统课程设计）

操作系统课程设计之时间片轮转调度算法模拟（Java版本可视化）

1. 课程设计要求
本次课程设计的题目是，时间片轮转调度算法的模拟实现。要求在充分理解时间片轮转调度算法原理的基础上，编写一个可视化的算法模拟程序。
具体任务如下：
（1）根据需要，合理设计PCB结构，以适用于时间片轮转调度算法；
（2）设计模拟指令格式，并以文件形式存储，程序能够读取文件并自动生成指令序列。
（3）根据文件内容，建立模拟进程队列，并能采用时间片轮转调度算法对模拟进程进行调度。
任务要求：
（1）进程的个数，进程的内容（即进程的功能序列）来源于一个进程序列描述文件。
（2）需将调度过程输出到一个运行日志文件。
（3）开发平台及语言不限。
（4）要求设计一个Windows可视化应用程序。
2. 课程设计说明
模拟指令的格式：操作命令+操作时间
● C ：表示在CPU上计算
● I ：表示输入
● O ：表示输出
● W ：表示等待
● H ：表示进程结束
操作时间代表该操作命令要执行多长时间（时间片个数）。这里假设I/O设备的数量没有限制，I和O设备都只有一类。
I，O，W三条指令实际上是不占有CPU的，执行这三条指令就应该将进程放入对应的等待队列（输入等待队列，输出等待队列，其他等待队列）。

进程名称	进程信息
P1	C10 I20 C40 I30 C20 O30 H00
P2	I10 C50 O20 H00
P3	C10 I20 W20 C40 O10 H00

以上表格内容为进程具体时间片安排信息，存放在prc.txt文件中等待读取。

3. 课程设计UI界面

此处时间片默认为（500）单位为ms
需求分析：
本小程序需要实现的功能以下可见
打开文件选择文件读取文件时间片设置开始调度暂停调度以及最后的日志输出
4. 预备知识
（1）编程需要掌握：
Java基本语法；
此处我用软件eclipse进行Java编程；
Java的swing使用插件 WindowsBulider插件进行UI界面的设计；
Java列表的使用；
Java线程的分配；
插件的安装教程见插件安装教程
（2）时间片轮转调度算法掌握：
（借鉴别人的博客，后面附有连接）
在轮转RR法中，系统根据FCFS策略，将所有的就绪进程排成一个就绪队列，并可设置每隔一定时间间隔(如30 ms)即产生一次中断，激活系统中的进程调度程序，完成一次调度，将CPU分配给队首进程，令其执行。当该进程的时间片耗尽或运行完毕时，系统再次将CPU分配给新的队首进程(或新到达的紧迫进程)。由此，可保证就绪队列中的所有进程在一个确定的时间段内，都能够获得次 CPU执行。
5. 关键代码
所有程序包括三个类（个人设计三个，随自己，也可以一个）
PCB类（存放文件读取来的进程的信息）

public class PCB {private String pName;//进程名称private List pInstructions = new ArrayList<Instructions>();//进程中的指令列表private int CurrentInstruction;        //当前运行指令索引//后面自己添加其成员的get set方法}

Instructions类（动态的获取进程的信息机更新进程信息）

 private char IName;           //指令类型private double IRuntime;   //指令运行时间private double IRemainTime;  //指令剩余运行时间//后面自己添加get set 方法//再添加一个时间片控制方法 减时间片public void subIRemainTime(){this.setIRemainTime(this.getIRemainTime()-1);}

主类（关键部分，完成整个程序功能的实现，以及界面的展示）

//界面元素的定义private JButton bFIle, bStart, bStop;private JTextField tTime, tCur;private JTextArea tAll, tReady, tInput, tOutput, tWait;//队列文本域private File file;
//进程信息列表定义private ArrayList<PCB> allQue = new ArrayList<PCB>();private ArrayList<PCB> readyQue = new ArrayList<PCB>();private ArrayList<PCB> inQue = new ArrayList<PCB>();private ArrayList<PCB> outQue = new ArrayList<PCB>();private ArrayList<PCB> waitQue = new ArrayList<PCB>();private volatile Thread blinker;//Thread线程控制方法private long count = 0;//计数器

在主类中定义其他关键方法

文件的读写方法

private void readFile() {if (file != null) {try {BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader(file));String str;allQue.clear();PCB pcb = null;while ((str = in.readLine()) != null) {if (str.charAt(0) == 'P') {pcb = new PCB();pcb.setpName(str);} else {Instructions instructions = new Instructions();instructions.setIName(str.charAt(0));instructions.setIRuntime(parseDouble(str.substring(1)));instructions.setIRemainTime(instructions.getIRuntime());assert pcb != null;pcb.getpInstructions().add(instructions);if (instructions.getIName() == 'H') {//H代表当前进程结束,添加到就绪队列allQue.add(pcb);}}}} catch (IOException e) {System.out.println("文件读取错误!");}}}private void chooseFile() {//选择文件FileNameExtensionFilter filter = new         FileNameExtensionFilter("*.txt", "txt");JFileChooser jfc = new JFileChooser(".");//当前目录下jfc.setFileFilter(filter);jfc.setMultiSelectionEnabled(false);jfc.setFileSelectionMode(JFileChooser.FILES_AND_DIRECTORIES);int result = jfc.showSaveDialog(null);if (result == JFileChooser.APPROVE_OPTION) {file = jfc.getSelectedFile();}}

界面按钮事件

bFIle.addActionListener(new ActionListener() {@Overridepublic void actionPerformed(ActionEvent e) {chooseFile();readFile();saveLog("读取文件成功!\r\n________________________\r\n");showAll(allQue);}});//开始按钮事件
bStart.addActionListener(new ActionListener() {@Overridepublic void actionPerformed(ActionEvent e) {if (allQue.size()==0) {JOptionPane.showMessageDialog(null, "请重新选择文件!",JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);return;}if (boolTTime()) {initQue();startRun();}}});
bStop.addActionListener(new ActionListener() {@Overridepublic void actionPerformed(ActionEvent e) {bStart.setText("继续调度");blinker = null;}});

初始化队列

private void initQue() {readyQue.clear();inQue.clear();outQue.clear();waitQue.clear();//分配排序队列for (PCB p : allQue) {if (p.getpInstructions().get(0).getIName() == 'C') {readyQue.add(p);} else if (p.getpInstructions().get(0).getIName() == 'I') {inQue.add(p);}else if (p.getpInstructions().get(0).getIName() == 'O') {outQue.add(p);} else if (p.getpInstructions().get(0).getIName() == 'W') {waitQue.add(p);}}}

进程队列运转更新方法

private void runReady() {if (readyQue.size() > 0) {readyQue.get(0).getpInstructions().get(0).subIRemainTime();//调度首队列一次tCur.setText(readyQue.get(0).getpName());if (readyQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIRemainTime() == 0) {readyQue.get(0).getpInstructions().remove(0);if (readyQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'C') {readyQue.add(readyQue.get(0));//添加到ready末尾} else if (readyQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'I') {inQue.add(readyQue.get(0));//添加到in末尾} else if (readyQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'O') {outQue.add(readyQue.get(0));//添加到out末尾} else if (readyQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'W') {waitQue.add(readyQue.get(0));//添加到wait末尾} else if (readyQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'H') {allQue.remove(readyQue.get(0));}readyQue.remove(readyQue.get(0));} else {readyQue.add(readyQue.get(0));//移动到末尾readyQue.remove(readyQue.get(0));}}}private void runIn() {if (inQue.size() > 0) {inQue.get(0).getpInstructions().get(0).subIRemainTime();//调度首队列一次if (inQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIRemainTime() == 0) {inQue.get(0).getpInstructions().remove(0);if (inQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'C') {readyQue.add(inQue.get(0));//添加到ready末尾} else if (inQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'I') {inQue.add(inQue.get(0));//添加到in末尾} else if (inQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'O') {outQue.add(inQue.get(0));//添加到out末尾} else if (inQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'W') {waitQue.add(inQue.get(0));//添加到wait末尾} else if (inQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'H') {//说明该进程完成allQue.remove(inQue.get(0));}inQue.remove(inQue.get(0));} else {inQue.add(inQue.get(0));//移动到末尾inQue.remove(inQue.get(0));}}}private void runOut() {if (outQue.size() > 0) {outQue.get(0).getpInstructions().get(0).subIRemainTime();//调度首队列一次if (outQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIRemainTime() == 0) {outQue.get(0).getpInstructions().remove(0);if (outQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'C') {readyQue.add(outQue.get(0));//添加到ready末尾} else if (outQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'I') {inQue.add(outQue.get(0));//添加到in末尾} else if (outQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'O') {outQue.add(outQue.get(0));//添加到out末尾} else if (outQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'W') {waitQue.add(outQue.get(0));//添加到wait末尾} else if (outQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'H') {if (allQue.size() > 0) {allQue.remove(outQue.get(0));}}outQue.remove(outQue.get(0));} else {outQue.add(outQue.get(0));//移动到末尾outQue.remove(outQue.get(0));}}}private void runWait() {if (waitQue.size() > 0) {waitQue.get(0).getpInstructions().get(0).subIRemainTime();//调度首队列一次if (waitQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIRemainTime() == 0) {waitQue.get(0).getpInstructions().remove(0);if (waitQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'C') {readyQue.add(waitQue.get(0));//添加到ready末尾} else if (waitQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'I') {inQue.add(waitQue.get(0));//添加到in末尾} else if (waitQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'O') {outQue.add(waitQue.get(0));//添加到out末尾} else if (waitQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'W') {waitQue.add(waitQue.get(0));//添加到wait末尾} else if (waitQue.get(0).getpInstructions().get(0).getIName() == 'H') {//说明该进程完成allQue.remove(waitQue.get(0));}waitQue.remove(waitQue.get(0));} else {waitQue.add(waitQue.get(0));//移动到末尾waitQue.remove(waitQue.get(0));}}

日志的生成方法（日志的生成在程序目录下当然也可以自己随意该位置的）

public void startRun() {Runnable runnable = new Runnable() {public void run() {saveLog("------正在进行调度-------");while (allQue.size() > 0 && blinker != null) {try {runReady();runIn();runOut();runWait();showAll(allQue);saveLog("就绪队列:\t" + tAll.getText() + "\r\n");showReady(readyQue);saveLog("后备就绪队列:\t" + tReady.getText() + "\r\n");showIn(inQue);saveLog("输入队列:\t" + tInput.getText() + "\r\n");showOut(outQue);saveLog("输出队列:\t" + tOutput.getText() + "\r\n");showWait(waitQue);saveLog("等待队列:\t" + tWait.getText() + "\r\n");saveLog("_______________________________");count++;System.out.println(count);sleep(Long.parseLong(tTime.getText()));} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}if (allQue.size() == 0) {bStart.setText("开始调度");tCur.setText("");saveLog("调度已完成");} else {saveLog("调度已停止");}}};blinker = new Thread(runnable);blinker.start();}

其他子方法

 private void showAll(ArrayList<PCB> allQue) {tAll.setText("");for (PCB p : allQue) {tAll.setText(tAll.getText() + "\r\n" + p.getpName());}}private void showWait(ArrayList<PCB> waitQue) {tWait.setText("");for (PCB p : waitQue) {tWait.setText(tWait.getText() + "\r\n" + p.getpName());}}private void showOut(ArrayList<PCB> outQue) {tOutput.setText("");for (PCB p : outQue) {tOutput.setText(tOutput.getText() + "\r\n" + p.getpName());}}private void showIn(ArrayList<PCB> inQue) {tInput.setText("");for (PCB p : inQue) {tInput.setText(tInput.getText() + "\r\n" + p.getpName());}}private void showReady(ArrayList<PCB> que) {tReady.setText("");for (PCB p : que) {tReady.setText(tReady.getText() + "\r\n" + p.getpName());}}

最后在main方法中新建一个主类，即可运行得到程序。（结构如下）
6. 结果演示

提供帮助
本程序的出处来自[此篇博客]感谢这个博主，真的很热心，但在其基础上进一步加以详细描述（适用于我一样的小白），应为当初我看到这篇博客的时候认为看到了救星，结过并不是想的那么详细。如果有一点java基础的同学，想必看到这篇文章后一定对你有所帮助，若没有基础，第一次碰java就别想了吧，就算拿到代码你也不一定跑的出来。
附java环境配置可以在CSDN上面找到相关教程（关键 JDK的配置，一定要加到环境变量中，eclipse程序方可打开）。
记住，每个人都不是一座孤岛，遇到困难先别放弃，先在网上找找，因为程序员最好的帮手，就应该有现如今发达的网络。

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