资源分配和管理的银行家算法银行家算法实验报告.docx
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资源分配和管理的银行家算法银行家算法实验报告
《操作系统》实验报告
年级、专业、班级
姓名
实验题目
资源分配和管理的银行家算法
实验时间
2013.05.14
实验地点
主教0416
实验成绩
实验性质
□验证性□设计性□综合性
教师评价：
□算法/实验过程正确；□源程序/实验内容提交□程序结构/实验步骤合理；
□实验结果正确；□语法、语义正确；□报告规范；
其他：
评价教师签名：
一、实验目的
学习分配和管理资源的银行家算法，了解死锁避免方法。
二、实验项目内容
编写程序实现教材6.3.2节的银行家算法
程序功能：
1.程序随机生成进程数量（>10）、资源种类（>3）、每类资源总数量（>3）、进程的申请资源的数量（>0）、已分配资源的数量、可用资源数量等；
2.输出每一个进程的资源分配情况；
3.输出每一步的资源分配情况和进程执行序列（安全序列）。
4.指出每一次资源分配后系统是否处于安全状态。
三、实验过程或算法（源程序）
3．1算法思路：
先对用户提出的请求进行合法性检查，即检查请求是否大于需要的，是否大于可利用的。
若请求合法，则进行预分配，对分配后的状态调用安全性算法进行检查。
若安全，则分配；若不安全，则拒绝申请，恢复到原来的状态，拒绝申请。
3．2银行家算法步骤
（1）如果Request[i]＜=Need,则转向步骤
（2）；否则，认为出错，因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。
（2）如果Request[i]＜=Available,则转向步骤（3）；否则，表示系统中尚无足够的资源，进程必须等待。
（3）系统试探把要求的资源分配给进程Pi,并修改下面数据结构中的数值：
Available=Available-Request[i];
Allocation=Allocation+Request;
Need=Need-Request;
（4）系统执行安全性算法，检查此次资源分配后，系统是否处于安全状态。
3．3安全性算法步骤
（1）设置工作向量
①工作向量Work。
它表示系统可提供进程继续运行所需要的各类资源数目，执行安全算法开始时，Work=Available;
②定义判断一个进程是否执行完毕的方法:
booleanisFinished（）。
（2）从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：
①process.isFinished（）返回值为true.
②Need<=Work
如找到，执行步骤（3）；否则，执行步骤（4）。
（3）当进程P获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分配给它的资源，故应执行：
Work=Work+Allocation;
Allocation+=Need;
转向步骤
（2）。
（4）如果所有进程的均执行完毕即isAllFinished（）返回值为true,则表示系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。
3．4数据结构：
3．4.1主要用到的数据结构：
（1）保存进程最大资源需求量的矩阵:
int[]_maxNeed
（2）保存进程已分配资源量的矩阵:
int[]_allocated
（3）保存进程标识符的字符串:
String_id
（4）保存系统中各资源总数的矩阵:
int[]_totalResource
（5）表示申请资源的进程队列:
ArrayList_processes
（6）表示系统资源种类数的整数:
int_resourceClassCount
（7）存储执行信息:
StringBuffer_executeInfo
3．4.2程序模块：
代表进程的类:
Process.java
代表银行家算法的类:
BankerAlgorithm.java
算法的主界面:
BankerUI.java
3．4.3各模块间的调用关系：
BankerUI是程序执行的主界面,输入系统资源种类数之后,其通过程序随机生成进程数量（>10）、资源种类（>3）、每类资源总数量（>3）、进程的申请资源的数量（>0）、已分配资源的数量、可用资源数量等。
其中所用针对系统进程和资源的操作均需要调用类BankerAlgorithm的方法。
3.5主要函数的核心代码：
1.进行初始化输入的函数
2.打印输出的函数
3.利用安全性算法进行检测的函数
4.进行资源分配的函数
5.利用行家算法进行判定的函数
注：
具体代码请见附录—源程序清单。
程序流程图：
1、系统主要过程流程图：
2、进程请求资源序列图
3、安全性算法序列图
四、实验结果及分析和（或）源程序调试过程
4.1主界面：
4.2点击“随机生成”按钮，随机生成进程数量（>10）、资源种类（>3）、每类资源总数量（>3）、进程的申请资源的数量（>0）、已分配资源的数量、可用资源数量，并向系统中添加进程，显示进程的资源分配情况。
4.3点击“分配资源”按钮，检查系统是否安全，如果当前系统安全，则输出安全队列，并给第一个安全进程分配资源。
若安全：
若不安全，则“执行结果”提示框会提示：
4.4点击“执行进程”按钮，执行已经分配资源的进程，并将其从队列中移除。
4.5点击“分配资源”按钮，重新检测当前系统的安全，如果当前系统安全，则输出安全队列，并给第一个安全进程分配资源。
4.6此后重复4、5步，直至系统中的进程执行完毕：
4.7系统中此时已没有等待执行的进程，若再点击“分配资源”按钮，则“执行结果”提示框中会提示：
4.8如果需要再进行模拟，则点击“重新生成”按钮，会重新生成进程，再重复前7步即可。
4.9如果模拟结束，可点击“退出”按钮，即可退出系统。
模拟结束。
五、心得体会
通过本次实验，我们对银行家算法有了更深的了解，理解了操作系统关于进程调度的一些方法，并通过编程实现了该算法。
也进一步提高了我们的编程能力，从中学会了很多。
附录：
源程序清单
1.主界面类BankerUI.java
publicclassBankerUIextendsJFrameimplementsActionListener{
privatestaticfinallongserialVersionUID=-8004544916653049326L;
privateJPanelpanel;
privateJButtonmodel;
privateJButtonalloc;
privateJButtonnext;
privateJButtonexit;
privateJTextFieldprocessNum;
//center
privateJEditorPaneresourcesInfo;
privateJEditorPaneprocessesInfo;//用html格式显示进程需要资源个数.
privateJTextArearesult;
privateJSplitPanesplitCenter;
privateJPaneleast;
privateintresourceClassesCount;//表示资源的个数
privateBankerAlgorithmbanker;
//privateProcesspro;
privateintPronum=0;
privateintSournum=0;
staticint[]available=null;//可利用的资源
staticint[][]max=null;//最大的需求矩阵
staticint[][]allocation=null;//分配矩阵
staticint[][]need=null;//需求矩阵
staticint[]totalSour=null;
staticint[]Max=null;
staticint[]Allocation=null;
publicBankerUI（）{
super（"银行家算法"）;
try{
UIManager
.setLookAndFeel（"com.sun.java.swing.plaf.windows.WindowsLookAndFeel"）;
}catch（ClassNotFoundExceptione）{
e.printStackTrace（）;
}catch（InstantiationExceptione）{
e.printStackTrace（）;
}catch（IllegalAccessExceptione）{
e.printStackTrace（）;
}catch（UnsupportedLookAndFeelExceptione）{
e.printStackTrace（）;
}
setBounds（100,100,800,600）;
panel=newJPanel（newBorderLayout（））;
//center
resourcesInfo=newJEditorPane（"text/html",""）;
resourcesInfo.setEditable（false）;
processesInfo=newJEditorPane（"text/html",""）;//以html格式显示进程信息.
processesInfo.setEditable（false）;
JSplitPanesplitInfo=newJSplitPane（JSplitPane.VERTICAL_SPLIT）;
splitInfo.add（newJScrollPane（resourcesInfo）,JSplitPane.TOP）;
splitInfo.add（newJScrollPane（processesInfo）,JSplitPane.BOTTOM）;
splitInfo.setBorder（BorderFactory.createTitledBorder（"系统信息"））;
splitInfo.setOneTouchExpandable（true）;
result=newJTextArea（5,30）;
result.setEditable（false）;
result.setWrapStyleWord（true）;//按单词换行,即所有单词都不会打断.
result.setLineWrap（true）;//换行.
JScrollPanetextScroll=newJScrollPane（result）;
textScroll.setBorder（BorderFactory.createTitledBorder（"执行结果"））;
splitCenter=newJSplitPane（JSplitPane.VERTICAL_SPLIT）;
splitCenter.setResizeWeight（1.0）;
splitCenter.add（splitInfo,JSplitPane.TOP）;
splitCenter.add（textScroll,JSplitPane.BOTTOM）;
splitCenter.setOneTouchExpandable（true）;//点击一下就可以扩展分割开来的控件.
panel.add（splitCenter,BorderLayout.CENTER）;
panel.setSize（800,700）;
//east
east=newJPanel（）;
//east.setSize（60,100）;
model=newJButton（"随机生成"）;
model.setSize（50,20）;
model.setLocation（10,10）;
model.addActionListener（this）;
alloc=newJButton（"分配资源"）;
alloc.addActionListener（this）;
next=newJButton（"执行进程"）;
next.addActionListener（this）;
exit=newJButton（"退出"）;
exit.addActionListener（this）;
JLabellabel=newJLabel（"当前进程个数:
"）;
label.setSize（50,20）;
label.setLocation（10,60）;
processNum=newJTextField（）;
processNum.setSize（50,20）;
processNum.setLocation（10,90）;
processNum.setEditable（false）;
processNum.setFont（newFont（"宋体",Font.BOLD,20））;
processNum.setForeground（Color.RED）;
processNum.setHorizontalAlignment（JTextField.CENTER）;
east.setLayout（newGridLayout（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.add（east,BorderLayout.EAST）;
setEastButtonEnabled（false）;
//this.getContentPane（）.add（newJScrollPane（panel））;
this.getContentPane（）.add（panel）;
setDefaultCloseOperation（JFrame.EXIT_ON_CLOSE）;
}
publicvoidsetEastButtonEnabled（booleanb）{
//east
alloc.setEnabled（b）;
next.setEnabled（b）;
}
publicBankerAlgorithmgetBanker（）{
returnbanker;
}
//一个数组小于另一个数组,两个数组大小相等.
publicbooleanaLowerB（int[]a,int[]b）{
for（inti=0;iif（a[i]>b[i]）
returnfalse;
}
returntrue;
}
//在resourceInfoz中显示系统资源的信息.
privatevoidupdateTotalResourcesInfo（）{
StringBufferhtml=newStringBuffer（100）;
html.append（"
"）;
html.append（"\n"）;
StringBufferresourceNames=newStringBuffer（"
| 资源名 | "）;StringBufferresourceCounts=newStringBuffer（"
| 资源个数 | "）;//int[]totalResource=banker.getTotalResource（）;
for（inti=0;iresourceNames.append（"
"）; resourceNames.append（"R"+String.valueOf（i））; resourceNames.append（" | "）;
resourceCounts.append（"
"）; resourceCounts.append（String.valueOf（totalSour[i]））; resourceCounts.append（" | "）;}
resourceNames.append（"
"）;
resourceCounts.append（""）;
html.append（resourceNames）;
html.append（resourceCounts）;
html.append（"\n\n"）;
resourcesInfo.setText（html.toString（））;
}
privatevoidupdateProcessInfo（）{
StringBuffercontent=newStringBuffer（"\n"）;
content.append（"
\n"）;
content.append（"\n"）;
content.append（"
| 资源情况 | +Sournum
+">Max+Sournum
+">Allocated+Sournum
+">Need+Sournum+">Avilable
"）;
content.append（"
"）;content.append（"
进程名 | "）;StringBufferprocessNames=newStringBuffer（40）;
for（inti=0;iprocessNames.append（"
R"+i+" | "）;
}
content.append（processNames）;//Max
content.append（processNames）;//Allocated
content.append（processNames）;//Need
content.append（processNames）;//Avilable
content.append（"
"）;
ArrayListprocesses=banker.getProcesses（）;
//System.out.println（"pppp"+processes.size（））;
for（inti=0;iProcessp=processes.get（i）;
content.append（"
"+p.makeHtml（））;if（i==0）{
int[]avilable=banker.getAvilable（）;
for（intj=0;jcontent.append（"
"+avilable[j]+" | "）;
}
if（i==1）
content.append（"+String.valueOf（processes.size（）-1）
+"colspan=\"3\">"）;
content.append（"
"）;
}
content.append（"\n"）;
content.append（"\n"）;
content.append（""）;
processesInfo.setText（content.toString（））;
processNum.setText（""+Pronum）;
}
@Override
publicvoidactionPerformed（ActionEvente）{
if（e.getSource（）==model）{
RandomMake（）;
banker=newBankerAlgorithm（totalSour,Sournum,newArrayList（））;
for（inti=0;iMax=newint[Sournum];
Allocation=newint[Sournum];
for（intj=0;jMax
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