操作系统实验（1）-- 进程调度的设计与实现

这个学期的操作系统有两道题目，辛辛苦苦赶着时间点完成了，写篇博文记录一下吧！

项目程序下载地址：http://download.csdn.net/detail/crayon_dys/5521261

首先是实验题目。

1、 采用多级反馈队列调度算法进行进程调度。 

2、 每个进程对应一个PCB 。在 PCB 中包括进程标识符pid、进程的状态标识status 、进程优先级 priority、进程的队列指针 next 和表示进程生命周期的数据项life （在实际系统中不包括该项）。 

3、 创建进程时即创建一个PCB ，各个进程的pid 都是唯一的，pid 是在1到100 范围内的一个整数。可以创建一个下标为1 到100 的布尔数组，“真”表示下标对应的进程标识号是空闲的，“假”表示下标对应的进程标识号已分配给某个进程。 

4、 进程状态status 的取值为“就绪ready”或“运行run ”，刚创建时，状态为“ready”。被进程调度程序选中后变为“run ”。  

5、 进程优先级priority 是0 到49范围内的一个随机整数。 

6、 进程生命周期life 是1 到5 范围内的一个随机整数。 

7、 初始化时，创建一个邻接表，包含50个就绪队列，各就绪队列的进程优先级priority 分别是0 到49。 

8、 为了模拟用户动态提交任务的过程，要求动态创建进程。进入进程调度循环后，每次按 ctrl+f 即动态创建一个进程，然后将该 PCB 插入就绪队列中。按ctrl+q 退出进程调度循环。 

9、 在进程调度循环中，每次选择优先级最大的就绪进程来执行。将其状态从就绪变为运行，通过延时一段时间来模拟该进程执行一个时间片的过程，然后优先级减半，生命周期减一。设计图形用户界面GUI ，在窗口中显示该进程和其他所有进程的PCB 内容。如果将该运行进程的生命周期不为0 ，则重新把它变为就绪状态，插入就绪队列中；否则该进程执行完成，撤消其PCB 。以上为一次进程调度循环。 

这里的第八点要求我在GUI中是通过按键的方式创建进程和退出进程调度。

下面是我实现过程的一点记录：首先要理解多级反馈调度算法是怎么回事（这个看看书就知道了）。然后明确要实现的过程有什么要处理。第一是随机动态的创建进程，创建进程的规则上面有说明；其次是进程调度，程序中准备了50个就绪队列，那么就要将生成的进程依进程优先级放到就绪队列中，之后就根据这个50个就绪队列来进行调度，调度规则当然也是优先级，从大到小，调度每一个进程的处理规则，上面的说明也有，生命减一，优先级减半；第三，就是在进程调度过程还有实现可添加进程的功能。

由于要实现GUI，所以我用java实现，环境是eclipse。程序的主界面如下图：

下面稍稍解说一下：

整体思路：

1、界面GUI的实现。主窗口中包含两个Panel，第一个panel是实现一些button；第二个panel是输出相关的进程调度信息。

2、进程PCB类：其中包含的变量有：

private int pid; //进程标识符

private int status; //进程的状态标识，取值为“就绪 ready--0 ”，“运行 run--1 ”，“结束--2”

private int priority; //进程优先级

private int life; //进程生命周期

并且实现了对应的getter和setter。

3、ButtonPanel类（即第一个panel对应的类）

这个类中实现了每一个button的事件处理

4、ProcessPanel类（即第二个panel对应的类）

这个类主要的功能是输出进程的调度信息

首先介绍一下数据的处理方式

程序中有50个就绪队列，我这里的处理是：采用java中的linkedlist代替，其实功能都是一样的，都可以实现先进先出的功能，那么就需要50个linkedlist，我把它们按序都放到Vector中，这样就是“队列数组”了。

// 50个就绪队列

public static Vector<LinkedList<PCB>> myQueueVector;

下面具体介绍两个panel类中的内容，这也是这个程序的重点内容。

（一）ButtonPanel类

里面包含了一个文本输入框和六个button。

1、文本输入框：

输入初始时要创建的进程个数，根据实验内容中的创建进程要求创建进程pcb。每调用一次就创建一个进程添加到相对应的就绪队列中。动态创建进程的方法中含有一个参数index是为了区分是初始时创建，还是在程序运行过程中创建。

创建进程的代码如下所示：

// 动态创建进程  index == 1 表示是调度过程中的新建void creatProcessToQueue(int index) {PCB newPCB;int aPid;do {Random aRandom = new Random();aPid = aRandom.nextInt(100) % 100;} while (pidArray[aPid] != 0);pidArray[aPid] = 1; // 表示myPCDPid进程以及分配给某个进程// 进程优先级priority 是0 到49范围内的一个随机整数。Random bRandom = new Random();int aPriority = bRandom.nextInt(50) % 50;// 进程生命周期life 是1 到5 范围内的一个随机整数。Random cRandom = new Random();int aLife = cRandom.nextInt(5) % 5 + 1;newPCB = new PCB();newPCB.setPid(aPid);newPCB.setPriority(aPriority);newPCB.setStatus(0);newPCB.setLife(aLife);myQueueVector.get(aPriority).add(newPCB);if (index == 1) {ProcessPanel.addProcessShow(newPCB);}}

3、进行进程调度Button

在这个按键的事件处理中进行进程调度。进程调度的思想是这样的：我们从优先级高的就绪队列开始往下扫描每一个就绪队列，如果该就绪队列中含有进程，那么根据先进先出的原则弹出进行进程处理，即生命减1，优先级减半。如果生命值不等于0，那么就进入相应优先级的就绪队列。

每进行一次调度，在第二个panel的第二个文本框中进行显示。

由于要处理接下来的调度过程中动态添加进程，我把这个进程调度的过程放到一个线程中，并且为了方便显示，每进行一次调度，延时一秒即sleep。

调度方法的代码如下：

// 进程调度void doProcessManager(final ProcessPanel processPanel) {processThread = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubfor (int i = 49; i >= 0; i--) {LinkedList<PCB> temLinkedList = myQueueVector.get(i);while (temLinkedList.size() != 0) {for (int j = 0; j < temLinkedList.size(); j++) {PCB temPcb = temLinkedList.get(j);temPcb.setStatus(1);// RuntemPcb.setLife((temPcb.getLife() - 1)); // life-1temPcb.setPriority(temPcb.getPriority() / 2); // Priority/2String currentString = "pid:" + temPcb.getPid()+ " priority:" + temPcb.getPriority() + " life:"+ temPcb.getLife() + " status:" + "Run";processPanel.CurrentProcess(currentString);myQueueVector.get(i).remove(j); // removeif (temPcb.getLife() > 0) {myQueueVector.get(temPcb.getPriority()).add(temPcb);}//life=0;Endelse if(temPcb.getLife() == 0){temPcb.setStatus(2);//End}String statuString = "";if (temPcb.getStatus() == 0) {statuString = "Ready";} else if (temPcb.getStatus() == 1) {statuString = "Run";}else if (temPcb.getStatus() == 2) {statuString = "End";}processsStringBuffer.append("Processing-->" + "pid:"+ temPcb.getPid() + " priority:" + temPcb.getPriority()+ " life:" + temPcb.getLife() + " status:"+ statuString + "\n");processPanel.showFinishInfo(processsStringBuffer);//delaytry {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException ex) {ex.printStackTrace();}}}}processPanel.CurrentProcess("Finish process scheduling !");}});processThread.start();}

4、暂停进程调度Button

在这个button的事件处理中只需要中断调度进程的运行就可以了。

实现的代码：

processThread.suspend();

5、新建一个进程Button

前面已经看过了动态创建进程的方法了，其中的参数index如果为1的时候的是符合调度过程中创建进程的。所以还算调用这个方法。

实现的代码：

creatProcessToQueue(1);

6、恢复进程调度Button

在这个button的事件处理中只需要回复中断的调度进程就可以了，由于在中断调度进程的过程中，可能创建了新的进程添加到就绪队列中，那么就需要重新扫描就绪队列，所以这里的回复进程调度是采用重新调用进程调度方法。

实现的代码：

doProcessManager(processPanel);

7、退出进程调度Button

在这个button的事件处理中就是退出程序。

实现代码如下：

System.exit(0);

（一）ProcessPanel类

在第二panel中包含一个显示当前调度进程信息的label和两个文本框，左边的文本框显示创建的所有的进程信息，右边的文本框显示的是进程调度的过程。

下面分别介绍一下这三个部分显示的处理代码。

①显示当前调度进程

在调度之前显示：

在调度过程中显示：

在调度结束后显示：

处理的代码如下：

public void CurrentProcess(String string) {currentLabel.setText(string);if (string.equals("Finish process scheduling !")) {//在rightTextArea输出结束信息rightTextArea.append(">>>>>>----Finish process scheduling----<<<<<<"+'\n');}

②左边文本框显示创建的所有的进程信息

这里的处理是：扫描就绪队列，逐个队列进行显示，调用showProcessInfo() 方法。如果在调度过程中动态添加了进程的话，就调用addProcessShow()。

实现代码如下：

public void showProcessInfo() {StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();int j = 0;for (int index = 0; index < 50; index++) {LinkedList<PCB> myList = new LinkedList<PCB>();myList = ButtonPanel.getLinkedList(index);if (myList != null) {for (int i = 0; i < myList.size(); i++) {PCB aPcb = myList.get(i);String statuString;if (aPcb.getStatus() == 0) {statuString = "Ready";} else {statuString = "Run";}stringBuffer.append("Process" + j++ + ":" + "pid:"+ aPcb.getPid() + " priority:" + aPcb.getPriority()+ " life:" + aPcb.getLife() + " status:"+ statuString + "\n");}}}leftTextArea.setText(stringBuffer.toString());}

public static void addProcessShow(PCB aPcb) {String string = "Process" + ":" + "pid:"+ aPcb.getPid() + " priority:" + aPcb.getPriority()+ " life:" + aPcb.getLife() + " status:"+ "Ready" + "\n";leftTextArea.append(string);}

③右边的文本框显示的是进程调度的过程信息
这里的处理是：在进程调度方法中，调用下面这个方法就可以添加相应的调度信息到文本框中进行显示。
实现代码如下：

public void showFinishInfo(StringBuffer stringBuffer) {rightTextArea.setText("");rightTextArea.append(stringBuffer.toString());}