模擬銀行家算法實現(xiàn)死鎖避免課程設計

1、.操作系統(tǒng)課程設計報告院 系：計算機與信息工程學院 題 目：模擬銀行家算法實現(xiàn)死鎖避免 學生姓名： 學生學號： 專業(yè)班級： 指導教師： 完成時間：2012年9月6日 評分表：課題名稱指導教師評 語成績評定姓 名成 績學 號日期年 月 日目錄題 目：模擬銀行家算法實現(xiàn)死鎖避免1評分表：2一 課程設計目的3二 課程設計內(nèi)容3三 課程設計環(huán)境4四 課程設計步驟441.需求分析44.1.1 問題的提出44.1.2 銀行家算法原理44.1.3銀行家算法詳細解析54.1.4 銀行安全性算法目的64.2概要設計64.2.1 功能模塊設計如下：64.2.2 功能模塊描述74.3詳細設計74.3.1基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2、的設計74.3.2算法的設計8五 課程設計結(jié)果95.1運行結(jié)果95.2測試分析12六 課程設計心得與體會12總結(jié)12七 參考文獻13八 程序清單148.1 操作主界面代碼：148.2 功能實現(xiàn)代碼：17一 課程設計目的在熟練掌握死鎖發(fā)生原理和解決死鎖問題的基礎上，利用一種程序設計語言模擬實現(xiàn)利用銀行家算法實現(xiàn)死鎖避免，一方面加深對原理的理解，另一方面提高學生通過編程根據(jù)已有原理解決實際問題的能力，為學生將來進行系統(tǒng)軟件開發(fā)和針對實際問題提出高效的軟件解決方案打下基礎。二 課程設計內(nèi)容模擬實現(xiàn)銀行家算法對系統(tǒng)資源進行分配，以防止死鎖的出現(xiàn)。本課題肯定不可能實現(xiàn)對實際操作系統(tǒng)的資源管理，而是通過對

3、模擬資源數(shù)據(jù)的處理，檢測銀行家算法在防止死鎖出現(xiàn)的作用。銀行家算法描述：第一部分:銀行家算法(掃描)1如果request=need,則轉(zhuǎn)向2;否則,出錯2如果request=available,則轉(zhuǎn)向3,否則等待3系統(tǒng)試探分配請求的資源給進程4系統(tǒng)執(zhí)行安全性算法第二部分:安全性算法1.設置兩個向量(1).工作向量:work=available(表示系統(tǒng)可提供給進程繼續(xù)運行所需要的各類資源數(shù)目)(2).finish:表示系統(tǒng)是否有足夠資源分配給進程(true:有;false:沒有).初始化為false2.若finishi=false&need=work,則執(zhí)行3;否則執(zhí)行4(i為資源類別)3.進

4、程p獲得第i類資源,則順利執(zhí)行直至完成，并釋放資源:work=work+allocation;finishi=true;轉(zhuǎn)2請充分理解以上銀行家算法描述的核心思想。（詳細銀行家算法描述見p95） 三 課程設計環(huán)境windows操作系統(tǒng) java語言 eclipse編程工具四 課程設計步驟41.需求分析4.1.1 問題的提出銀行家算法是一種最有代表性的避免死鎖的算法。在避免死鎖方法中允許進程動態(tài)地申請資源，但系銀行家算法統(tǒng)在進行資源分配之前，應先計算此次分配資源的安全性，若分配不會導致系統(tǒng)進入不安全狀態(tài)，則分配，否則等待。為實現(xiàn)銀行家算法，系統(tǒng)必須設置若干數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。要解釋銀行家算法，必須先解釋操

5、作系統(tǒng)安全狀態(tài)和不安全狀態(tài)。 4.1.2 銀行家算法原理我們可以把操作系統(tǒng)看作是銀行家，操作系統(tǒng)管理的資源相當于銀行家管理的資金，進程向操作系統(tǒng)請求分配資源相當于用戶向銀行家貸款。 為保證資金的安全，銀行家規(guī)定： (1) 當一個顧客對資金的最大需求量不超過銀行家現(xiàn)有的資金時就可接納該顧客； (2) 顧客可以分期貸款，但貸款的總數(shù)不能超過最大需求量； (3) 當銀行家現(xiàn)有的資金不能滿足顧客尚需的貸款數(shù)額時，對顧客的貸款可推遲支付，但總能使顧客在有限的時間里得到貸款； (4) 當顧客得到所需的全部資金后，一定能在有限的時間里歸還所有的資金. 操作系統(tǒng)按照銀行家制定的規(guī)則為進程分配資源，當進程首次申

6、請資源時，要測試該進程對資源的最大需求量，如果系統(tǒng)現(xiàn)存的資源可以滿足它的最大需求量則按當前的申請量分配資源，否則就推遲分配。當進程在執(zhí)行中繼續(xù)申請資源時，先測試該進程本次申請的資源數(shù)是否超過了該資源所剩余的總量。若超過則拒絕分配資源，若能滿足則按當前的申請量分配資源，否則也要推遲分配。4.1.3銀行家算法詳細解析1、安全性算法：確定計算機系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)的算法分為如下幾步：（1)設置兩個工作向量work=available;finish (2)從進程集合中找到一個滿足下述條件的進程， finish=false; need=work; 如找到，執(zhí)行(3)；否則，執(zhí)行(4)(3)設進程獲得資源

7、，可順利執(zhí)行，直至完成，從而釋放資源。 work+=allocation; finish=true; goto 2 (4)如所有的進程finish= true，則表示安全；否則系統(tǒng)不安全。2、資源請求算法：設進程k提出請求requesti，則銀行家算法按如下規(guī)則進行判斷。 (1)如果request k i= needki，則轉(zhuǎn)(2)；否則，出錯。 (2)如果request ki= avaliableki，則轉(zhuǎn)(3)；否則，出錯。 (3)系統(tǒng)試探分配資源，修改相關數(shù)據(jù)： avaliable i-= request ki; avaliable ki+= request ki; needki-= r

8、equest ki; (4)系統(tǒng)執(zhí)行安全性檢查，如安全，則分配成立；否則試探險性分配作廢，系統(tǒng)恢復原狀，進程等待。 4.1.4 銀行安全性算法目的 銀行家算法是一種最有代表性的避免死鎖的算法。在避免死鎖方法中允許進程動態(tài)地申請資源，但系統(tǒng)在進行資源分配之前，應先計算此次分配資源的安全性，若分配不會導致系統(tǒng)進入不安全狀態(tài)，則分配，否則等待。4.2概要設計操作主界面輸入系統(tǒng)進程數(shù)4.2.1 功能模塊設計如下：輸入資源類型數(shù)進入操作界面輸入allocation輸入系統(tǒng)總資源數(shù)輸入max(最大資源數(shù))資源請求檢測安全性檢測圖4.2.1：程序功能模塊設計圖4.2.2 功能模塊描述第一部分:銀行家算法1如

9、果request=need,則轉(zhuǎn)向2;否則,出錯2如果request=available,則轉(zhuǎn)向3,否則等待3系統(tǒng)試探分配請求的資源給進程4系統(tǒng)執(zhí)行安全性算法第二部分:安全性算法1.設置兩個向量(1).工作向量:work=available(表示系統(tǒng)可提供給進程繼續(xù)運行所需要的各類資源數(shù)目)(2).finish:表示系統(tǒng)是否有足夠資源分配給進程(true:有;false:沒有).初始化為false2.若finishi=false&need=work,則執(zhí)行3;否則執(zhí)行4(i為資源類別)3.進程p獲得第i類資源,則順利執(zhí)行直至完成，并釋放資源:work=work+allocation;finis

10、hi=true;轉(zhuǎn)24.3詳細設計4.3.1基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設計static int tatoaln; /總資源數(shù) static int avaliable;/可利用資源數(shù)static int allocation;/已用資源數(shù) static int max;/最大資源需求static int need;/還需的各種資源數(shù)static int request;/請求資源數(shù)4.3.2算法的設計銀行家安全性算法思路：對各進程、資源初始化開始進程pi申請資源是否滿足申請條件no系統(tǒng)安全性檢測正式分配資源yes安全不安全圖4.3.2：銀行家安全性算法流程圖五 課程設計結(jié)果5.1運行結(jié)果(1)主界面 圖5

11、.1-1:操作主界面 (2)輸入系統(tǒng)進程數(shù)為5、系統(tǒng)資源類型數(shù)為3銀行家算法算法演示結(jié)果如下： 圖5.1-2：實現(xiàn)主要功能界面 圖5.1-3：輸入系統(tǒng)總資源數(shù)的表格 圖5.1-4：輸入已用資源數(shù)的表格 圖5.1-4：輸入最多資源輸表格 圖5.1-5：輸入請求資源數(shù)表格 圖5.1-6：系統(tǒng)安全狀態(tài)檢測 圖5.1-7：資源請求安全檢測5.2測試分析經(jīng)過幾次測試下來，發(fā)現(xiàn)對于一些基本的操作已經(jīng)沒什么問題，但如果牽涉的復雜的問題，里面就出現(xiàn)了很多缺點和不足了。從測試用的數(shù)據(jù)來看，基本上可以選擇隨意輸入系統(tǒng)的進程數(shù)和系統(tǒng)的資源類型數(shù)以及系統(tǒng)每種資源的最大數(shù)量了，但由于測試的數(shù)據(jù)有限而且牽涉面也不是很廣，

12、很多問題可能沒有測試出來，存在的一些技術問題還需要進一步改善。六 課程設計心得與體會總結(jié) 操作系統(tǒng)課程設計下來，感覺自己有很大的進步，特別是在對操作系統(tǒng)相關知識的理解方面，許多在以前一直沒有弄明白的地方，現(xiàn)在通過自己編寫程序，一步步下來，一步步掌握了更多的知識。這次課程設計下來，我的體會和感覺主要體現(xiàn)在這幾方面：1.感覺這一次課程設計是花了許多心血，翻看課本，查找資料，把許多遺忘了的東西都重拾腦海，每天在宿舍，自己給自己安排好了計劃，一步步執(zhí)行下來，所以課程設計的一個星期，感覺過得很充實，心情也很不錯，在這樣累積下來，自己親自完全實現(xiàn)功能出來，感覺很興奮。2. 在編程實現(xiàn)的過程中，自己也發(fā)現(xiàn)了

13、不少的問題，自己感覺很容易的東西卻總是出錯，而且都是比較低級的錯誤，感覺很多東西看起來很簡單，但在實際編程實現(xiàn)的時候卻需要注意各種細節(jié)，需要耐心細致，實際編程中遇到一些細節(jié)上的小問題確實需要仔細考慮才行。3. 因為銀行家算法牽涉的很多要輸入的數(shù)，所以定義了很多個數(shù)組來存放，結(jié)果是因為數(shù)據(jù)太多，時常發(fā)生混淆，出了不少的錯誤，而且不容易找出來，感覺很頭疼。4. 為了實現(xiàn)銀行家算法，我把課本上的知識進行了全面的復習，在理解的基礎上，再在網(wǎng)上搜索資料，進一步掌握了相關知識之后，才開始著手編寫程序，通過銀行家算法的安全性算法和資源請求算法的實現(xiàn)，對死鎖也有更深一層的了解。使我對操作系統(tǒng)特別是死鎖避免這一

14、部分的認識有了很大的加深。5.課程設計下來，我對操作系統(tǒng)理解更為全面了，并感覺里面有太多的知識需要去掌握，也深深體會的操作系統(tǒng)方面知識的重要性，進而感覺的自己這方面知識的嚴重不足。 6. 最后總體感覺這一次課程設計，時間比較充足，并且也是由自己自由發(fā)揮，自己的擴展空間也更大了，有了這樣一次課程設計機會，給我?guī)砹撕芏嘁庀氩坏降氖斋@。七 參考文獻1. 【美國】peter baer galvin等編著 鄭扣根 【譯】 操作系統(tǒng)概念.第七版 北京:高等教育出版社.2010.2. 張堯?qū)W編著. 計算機操作系統(tǒng)教程習題解答與實驗指導. 北京: 清華大學出版社.2000.3.葉核亞編著 陳道蓄主審. ja

15、va程序設計實用教程. 第三版 北京：電子工業(yè)出版社八 程序清單8.1 操作主界面代碼：import java.awt.color;public class operatingframe extends jframe implements actionlistener,caretlistener/*銀行家算法 * param args */public static string data=0,0;public jbutton but=new jbutton(確定),new jbutton(退出);public jtextfield textfield=new jtextfield (5,10

16、),new jtextfield (3,10);public operatingframe()super(銀行家算法);this.setlayout(null);this.setbounds(530, 340, 405, 295);this.setdefaultcloseoperation(3);this.seticonimage(gettoolkit().getimage(images/wbto20110516223525.jpg);.url url=this.getclass().getclassloader().getresource(images/egs.jpg);for(int i=

17、0;itextfield.length;i+)textfieldi.setforeground(color.blue);textfieldi.setfont(new font(華文楷體,1,25);textfieldi.setbounds(40+160,100+55*i, 50, 20);textfieldi.addcaretlistener(this);this.add(textfieldi);jlabel lab=new jlabel(系統(tǒng)進程數(shù):),new jlabel(資源類型數(shù):),new jlabel(請輸入信息);for(int i=0;ilab.length;i+)labi.s

18、ethorizontalalignment(jlabel.right);labi.setforeground(color.blue);labi.setfont(new font(華文楷體,1,25);labi.setbounds(40,100+55*i, 150, 20);this.add(labi);for(int i=0;ibut.length;i+)buti.sethorizontalalignment(jlabel.right);buti.setforeground(color.blue);buti.setfont(new font(華文楷體,1,10);buti.setbounds(

19、170+i*100,220, 60, 20);buti.addactionlistener(this);this.add(buti);lab2.setbounds(100,20, 150, 30);jlabel label=new jlabel();label.seticon(new imageicon(url);label.setbounds(0,0,400,270);this.add(label);this.setvisible(true);public static void main(string args)new operatingframe();public void action

20、performed(actionevent e)if (e.getsource()=but0)new operatingstep1();this.dispose();if (e.getsource()=but1)this.dispose();public void caretupdate(caretevent e) data0=textfield0.gettext();data1=textfield1.gettext();8.2 功能實現(xiàn)代碼：import java.awt.color;import java.awt.font;import java.awt.event.actionevent

21、;import java.awt.event.actionlistener;import javax.swing.imageicon;import javax.swing.jbutton;import javax.swing.jframe;import javax.swing.jlabel;import javax.swing.joptionpane;import javax.swing.jscrollpane;import javax.swing.jtable;import javax.swing.event.tablemodellistener;import javax.swing.tab

22、le.tablemodel;public class operatingstep1 extends jframe implements actionlistener/*銀行家 算法 * param args */public static int m=integer.parseint(operatingframe.data0);/系統(tǒng)進程 輸public static int n=integer.parseint(operatingframe.data1);/系統(tǒng)資源類型public static int tatoal=new int n;/總資源數(shù)public static int aval

23、iable=new int n;/可利用資源數(shù)public static int allocation=new int mn;/已用資源數(shù)public static int max=new int mn;/最大資源需求public static int need=new int mn;/還需的各種資源數(shù)public static int needi=new int n;/安全性計算用public static int request=new int mn;/請求資源數(shù)public static int requests=new int n;public static int work=new

24、intn;/安全性計算用public static boolean filished=new booleanm;/安全性計算用;public object data1=new object1n+1;/表格里面數(shù)據(jù)public object data2=new object40n+1;public object data3=new object40n+1;public object data4=new object40n+1;public jbutton but=new jbutton(后退),new jbutton(確定),new jbutton(安檢),new jbutton(request

25、),new jbutton(退出);/按鈕聲明/private object title1=index,allocation,max,work,filshed;/private object title2=班次,姓名,性別,單位,身份證,艙類別;public static jtable table1,table2,table3,table4;/表格聲明public operatingstep1()super(銀行家算法);this.setlayout(null);this.setbounds(530, 340, 605, 295);this.setdefaultcloseoperation(3

26、);this.seticonimage(gettoolkit().getimage(images/egs.jpg);/設置背景.url url=this.getclass().getclassloader().getresource(images/dabe.jpg);/system.out.println(m);/system.out.println(n);for(int i=0;i=0;i+)/表格 數(shù)據(jù)初始化for(int j=1;j=n;j+)data1ij=10;for(int i=0;im;i+)for(int j=1;j=n;j+)data2ij=0;for(int i=0;im;

27、i+)for(int j=1;j=n;j+)data3ij=5;for(int i=0;im;i+)for(int j=1;j=n;j+)data4ij=0;/四個表格string title1=new string n+1;/表格一title10=index;for(int i=1;i=n;i+)title1i=s+i+:;table1=new jtable(data1,title1);/table2.getcolumnmodel().getcolumn(4).setpreferredwidth(100 );table1.gettableheader().setreorderingallow

28、ed(false); /不可整列移動 table1.gettableheader().setresizingallowed(false); /不可拉動表格object obj1=tatoal:;table1.setvalueat(obj1,0,0);table1.setrowheight(15);table1.setbackground(color.orange);table1.setforeground(color.black);table1.seteditingcolumn(1);/table2.setenabled(true);table1.setfont(new font(華文楷體,1

29、,12);jscrollpane js1=new jscrollpane(table1);js1.setbounds(220, 10, 300, 35);this.add(js1);string title2=new string n+1;/表格二title20=index;for(int i=1;i=n;i+)title2i=s+i+:;table2=new jtable(data2,title2);/table2.getcolumnmodel().getcolumn(4).setpreferredwidth(100 );table2.gettableheader().setreorderi

30、ngallowed(false); /不可整列移動 table2.gettableheader().setresizingallowed(false); /不可拉動表格object obj2=new object m;for(int i=0;im;i+)obj2i=p+i+:;table2.setvalueat(obj2i,i,0);table2.setrowheight(15);table2.setbackground(color.orange);table2.setforeground(color.black);table2.seteditingcolumn(1);/table2.sete

31、nabled(true);table2.setfont(new font(華文楷體,1,12);jscrollpane js2=new jscrollpane(table2);js2.setbounds(35, 100, 150, 100);this.add(js2);string title3=new string n+1;/表格三title30=index;for(int i=1;i=n;i+)title3i=s+i+:;/for(int i=0;ititle3.length;i+)/system.out.print(title3i+ );table3=new jtable(data3,t

32、itle3);/table1.getcolumnmodel().getcolumn(4).setpreferredwidth(100 );table3.gettableheader().setreorderingallowed(false); /不可整列移動 table3.gettableheader().setresizingallowed(false); /不可拉動表格object obj3=new object m;for(int i=0;im;i+)obj3i=p+i+:;table3.setvalueat(obj3i,i,0);table3.setrowheight(15);tabl

33、e3.setbackground(color.orange);table3.setforeground(color.black);table3.seteditingcolumn(1);/table1.setenabled(true);table3.setfont(new font(華文楷體,1,12);jscrollpane js3=new jscrollpane(table3);js3.setbounds(220, 100, 150, 100);this.add(js3);string title4=new string n+1;/表格四title40=index;for(int i=1;i

34、=n;i+)title4i=s+i+:;/for(int i=0;ititle4.length;i+)/system.out.print(title4i+ );table4=new jtable(data4,title4);/table1.getcolumnmodel().getcolumn(4).setpreferredwidth(100 );table4.gettableheader().setreorderingallowed(false); /不可整列移動 table4.gettableheader().setresizingallowed(false); /不可拉動表格object

35、obj4=new object m;for(int i=0;im;i+)obj4i=p+i+:;table4.setvalueat(obj4i,i,0);table4.setrowheight(15);table4.setbackground(color.orange);table4.setforeground(color.black);table4.seteditingcolumn(1);/table1.setenabled(true);table4.setfont(new font(華文楷體,1,12);jscrollpane js4=new jscrollpane(table4);js4

36、.setbounds(400, 100, 150, 100);this.add(js4);jlabel lab=new jlabel(allocation:),new jlabel(max:),new jlabel(request:),new jlabel(tatoal:);for(int i=0;ilab.length;i+)/四個標簽labi.sethorizontalalignment(jlabel.right);labi.setforeground(color.blue);labi.setfont(new font(華文楷體,1,25);labi.setbounds(30+i*150,

37、70,150, 20);this.add(labi);lab3.setbounds(50, 20, 150, 30);for(int i=0;ibut.length;i+)/四個按鈕buti.setforeground(color.blue);buti.setfont(new font(華文楷體,1,10);buti.setbounds(80+i*100,230, 75, 20);buti.addactionlistener(this);this.add(buti);/* * 獲取初始化后表格里面的各個數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化為int型 */for(int i=1;i=n;i+)tatoali-1=int

38、eger.parseint(string)table1.getvalueat(0, i);for(int i=0;im;i+)for(int j=1;j=n;j+)allocationij-1=integer.parseint(string)table2.getvalueat(i, j);for(int i=0;im;i+)for(int j=1;j=n;j+)maxij-1=integer.parseint(string)table3.getvalueat(i, j);for(int i=0;im;i+)for(int j=1;j=n;j+)requestij-1=integer.parse

39、int(string)table4.getvalueat(i, j);jlabel label=new jlabel();/圖片背景標簽label.seticon(new imageicon(url);label.setbounds(0,0,600,270);this.add(label); /table1.iscelleditable(0, 0);this.setvisible(true);public static void main(string args)new operatingstep1();public boolean iscelleditable(int rowindex, i

40、nt columnindex) /重寫iscelleditable方法if(columnindex!=1)return false;else return true;public void actionperformed(actionevent e) if (e.getsource()=but0)/后退按鈕new operatingframe();if (e.getsource()=but1)/數(shù)據(jù)保存按鈕/* * 獲取表格里面的各個數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化為int */for(int i=1;i=n;i+)tatoali-1=integer.parseint(string)table1.getvalue

41、at(0, i);for(int i=0;im;i+)for(int j=1;j=n;j+)allocationij-1=integer.parseint(string)table2.getvalueat(i, j);for(int i=0;im;i+)for(int j=1;j=n;j+)maxij-1=integer.parseint(string)table3.getvalueat(i, j);for(int i=0;im;i+)for(int j=1;j=n;j+)requestij-1=integer.parseint(string)table4.getvalueat(i, j);i

42、nt allocations=new intn;for(int i=0;in;i+)allocationsi=0;for(int i=0;in;i+)for(int j=0;jm;j+)allocationsi+=allocationji;/獲取每種資源被使用的總和for(int i=0;in;i+)avaliablei=tatoali-allocationsi;/avaliable賦初值/worki=avaliablei+allocation0i;/work賦初值for(int i=0;in;i+)requestsi=0;for(int i=0;in;i+)for(int j=0;jm;j+

43、)requestsi+=requestji;/獲取每種資源被請求的總和for(int i=0;im;i+)for(int j=0;jn;j+)needij=maxij-allocationij;/求得所需資源數(shù)for(int i=0;i1;i+)for(int j=0;jn;j+)workj=avaliablej;joptionpane.showmessagedialog(this, 保存成功！請繼續(xù)操作！);if (e.getsource()=but2)/安全檢測按鈕int count=m;for(int i=0;im;i+)filishedi=false;for(int i=0;ifili

44、shed.length;i+)for(int j=0;jn;j+)needij=needij;/system.out.print( needi: +needij);/system.out.print( work: +workj);if(filishedi=false&equals(needi,work)/for(int j=0;jneedi.length;j+)/system.out.print(needi: +needij+ worki+workj);system.out.print( p+i);addwork(work,i);filishedi=true;if(i=filished.length-1)if(count=1)break;i=-1;count-;for(int i=0;ifilished.length;i+)if(filishedi!=true)joptionpane.showmessagedialog(this, 系統(tǒng)處于不安全狀態(tài),將產(chǎn)生死鎖);break;elseif(i=filished.length-1)joptionpane.showmessagedialog(this, 系統(tǒng)處于安全狀態(tài));if (e.getsource()=but3)/請求按鈕if(equalsrequest()/system.out.print