Java实现操作系统进程调度模拟程序+GUI图形化
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一、 设计要求
编写并调试一个模拟的进程调度程序，采用采用分别先来先服务（FCFS），以及最短进程优先（SPF）、响应比高者优先（HRN）的调度算法进行调度。
二、 运行环境
此程序运行于Java 16.0.2 环境中，在windows系统
三、 系统功能
模拟多进程的调度，本程序采用了可选择先来先服务算法、最短进程优先算法和响应比高者算法进行调度。
用户使用模拟功能前先输入自定义的进程信息包括：序号、进程名、优先级、服务时间和到达时间。然后通过选择框选择需要使用的调度算法进行执行模拟，将会得到以上信息以及开始运行时间、结束运行时间、周转时间和带权周转时间的表格信息，以及总平均周转时间和平均带权周转时间。
用户在执行后也可以进行撤销执行，方便用户体验其他算法，避免重复输入进程信息的繁琐。
四、 所用的数据结构
public class PCB {public int id; //序号public String name; //进程名public int priority; //优先级public double workTime; //服务时间public double arriveTime; //到达时间public double beginTime; //开始运行时间public double finshTime; //运行结束时间public double TAT; //周转时间public double WTAT; //带权周转时间
}
五、 主要函数功能
- 先来先服务算法（FCFS）
public class FCFS {public static ArrayList<PCB> FCFS(ArrayList<PCB> PCBArr) {//根据到达时间将输入队列排序，同时到达的进程根据序号排序for(int i=0;i<PCBArr.size();i++) {for(int j=i+1;j<PCBArr.size();j++) {if(PCBArr.get(i).getArriveTime()>PCBArr.get(j).getArriveTime()) {Collections.swap(PCBArr, i, j);}}}//复制原PCB数组ArrayList<PCB> tempArr = PCBArr;//存储结果数组ArrayList<PCB> workArr = new ArrayList<PCB>();for(PCB p : tempArr) {if(workArr.size() == 0){ //执行第一个进程p.setBeginTime(p.getArriveTime());p.setFinshTime(p.getBeginTime()+p.getWorkTime());} else {p.setBeginTime(workArr.get(workArr.size()-1).getFinshTime());p.setFinshTime(p.getBeginTime()+p.getWorkTime());}workArr.add(p);}return workArr;}
}
- 最短进程优先算法（SPF）
public class SPF {public static ArrayList<PCB> SPF(ArrayList<PCB> PCBArr) {//根据到达时间获取第一个到达并且服务时间较短的进程PCB first;first = PCBArr.get(0);for(int i=0;i<PCBArr.size();i++) {if(first.getArriveTime() == PCBArr.get(i).getArriveTime()) {if(first.getWorkTime() > PCBArr.get(i).getWorkTime()) {first = PCBArr.get(i);}} else if(first.getArriveTime() > PCBArr.get(i).getArriveTime()) {first = PCBArr.get(i);}}//复制原PCB数组ArrayList<PCB> tempArr = new ArrayList<PCB>();for (int i=0;i<PCBArr.size();i++) {tempArr.add(PCBArr.get(i));}//第一个进入工作队列中ArrayList<PCB> workArr = new ArrayList<PCB>(); //存储结果数组workArr.add(first);workArr.get(0).setBeginTime(first.getArriveTime());workArr.get(0).setFinshTime(first.getArriveTime()+first.getWorkTime());//删除已经进入工作队列的第一个进程的PCBtempArr.remove(first);//剩下的进程通过最短进程优先调度算法依次进入工作队列while(!tempArr.isEmpty()) {ArrayList<PCB> temp = new ArrayList<PCB>();double lastFinshTime = workArr.get(workArr.size()-1).getFinshTime();//筛选出在上一个进程结束前到达的进程放入temp数组for(PCB p : tempArr) {if(p.getArriveTime() < lastFinshTime) {temp.add(p);}}if(temp.isEmpty()){for(PCB p : tempArr)temp.add(p);}//筛选出temp数组中最短的进程first2PCB first2;first2 = temp.get(0);for(int i=0;i<temp.size();i++) {if(first2.getWorkTime() > temp.get(i).getWorkTime())first2 = temp.get(i);}//将first2对应进程放入工作队列并运行，同时在临时复制的PCB（tempArr)中删除该进程的PCBfirst2.setBeginTime(lastFinshTime);first2.setFinshTime(first2.getBeginTime()+first2.getWorkTime());workArr.add(first2);tempArr.remove(first2);}return workArr;}
}
- 响应比高者优先算法（HRN）
public class HRN {//响应比 =（等待时间 + 工作时间）/ 工作时间public static ArrayList<PCB> HRN(ArrayList<PCB> PCBArr) {//由于刚开始多个进程如果同时第一个到达，其响应比都为1，所以不做判断，只根据到达时间获取第一个到达的进程PCB first;first = PCBArr.get(0);for(int i=0;i<PCBArr.size();i++) {if(first.getArriveTime() > PCBArr.get(i).getArriveTime()) {first = PCBArr.get(i);}}//复制原PCB数组ArrayList<PCB> tempArr = new ArrayList<PCB>();for (int i=0;i<PCBArr.size();i++) {tempArr.add(PCBArr.get(i));}//第一个进入工作队列中ArrayList<PCB> workArr = new ArrayList<PCB>(); //存储结果数组workArr.add(first);workArr.get(0).setBeginTime(first.getArriveTime());workArr.get(0).setFinshTime(first.getArriveTime()+first.getWorkTime());//删除已经进入工作队列的第一个进程的PCBtempArr.remove(first);//剩下的进程通过响应比高者优先调度算法依次进入工作队列while(!tempArr.isEmpty()) {ArrayList<PCB> temp = new ArrayList<PCB>();double lastFinshTime = workArr.get(workArr.size()-1).getFinshTime();//筛选出在上一个进程结束前到达的进程放入temp数组for(PCB p : tempArr) {if(p.getArriveTime() < lastFinshTime) {temp.add(p);}}if(temp.isEmpty()){for(PCB p : tempArr)temp.add(p);}//筛选出temp数组中响应比最高的进程first2PCB first2;first2 = temp.get(0);//记录当前first2指定进程的响应比double largeHrn = ((workArr.get(workArr.size()-1).getFinshTime()-first2.getArriveTime()) + first2.getWorkTime()) / first2.getWorkTime();for(int i=0;i<temp.size();i++) {double hrn = ((workArr.get(workArr.size()-1).getFinshTime()-temp.get(i).getArriveTime()) + temp.get(i).getWorkTime()) / temp.get(i).getWorkTime();if(largeHrn < hrn) {largeHrn = hrn;first2 = temp.get(i);}}//将first2对应进程放入工作队列并运行，同时在临时复制的PCB（tempArr)中删除该进程的PCBfirst2.setBeginTime(lastFinshTime);first2.setFinshTime(first2.getBeginTime()+first2.getWorkTime());workArr.add(first2);tempArr.remove(first2);}return workArr;}
}
- 图形化相关代码
由于代码过长将不放在报告内影响报告篇幅
六、 运行情况
测试用例(序号、进程名、优先级、服务时间、到达时间)
new PCB(1, “P1”, 3, 10, 1);
new PCB(2, “P2”, 1, 3, 1);
new PCB(3, “P3”, 5, 2, 3);
new PCB(4, “P4”, 4, 1, 3);
new PCB(5, “P5”, 2, 5, 3);
到达时间有相同且有存在后备队列等待能很好测试各个调度算法
先来先服务调度算法
最短进程优先调度算法
高响应比者调度算法
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