操作系统实验——基于Java的模拟操作系统进程切换（简易版）

最新推荐文章于 2024-06-04 13:58:10 发布

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#操作系统 #java

实验任务

创建一个进程，给出工作量，每个进程所占的时间片大小为20个单位，实现就绪状态到执行状态之间的转化。如果一个进程在执行，点击其I/O请求即可产生阻塞，实现了等待一个事件的状态转移。阻塞状态到就绪状态需要事件发生，本程序为了简化，过40个时间单位自动解锁。本程序可以在VC、或其他程序设计语言中实现，容易使用时钟控件。在控制台模式下，该方式不是非常合适。

开始实验

一、实验目的：

通过实验进一步了解进程状态之间的转换和进程控制等相关操作，通过实验的方法模拟进程在操作系统中是如何进行切换的，并掌握进程的数据结构；

二、实验内容：

模拟进程PCB块，包括进程信息（id，名称，所需时间片，优先级，当前状态等）
建立三个队列（执行队列、就绪队列、等待队列）在此我选用Java中的集合类ArrayList来实现。
根据用户输入进行系统交互和进程转换
用do-while语句和switch语句实现用户输入
要实现的功能：

新建进程（输入进程号、时间片）
将进程变为就绪状态就绪
将进程变为等待状态阻塞
将进行变为执行状态执行
进程执行一次消耗5个时间片，执行完后自动变为就绪状态等待下一次执行
不能使除就绪状态的进程变为等待状态
进程在三个队列中只能存在一个
有IO请求的时候停止当前运行进程

三、实验步骤：

1. 创建一个进程类包含的信息有 id、名称、所需时间片、优先级、当前状态；及其获取这些信息的方法

在这里插入图片描述

2. 系统类，定义了主函数`main（）`和某些工具方法及方法函数

图：系统类定义的队列
在这里插入图片描述

图：系统类中的调用关系
在这里插入图片描述

图：系统类提供的相关工具方法及函数
在这里插入图片描述

3. 详解运行方法 `runProcess（）`是如何实现的：

首先分析运行进程所需要的条件：进程状态为就绪或者运行而且时间片不小于0
可以用两种分支来进行运行程序：
1.进程为就绪状态，将进程从就绪队列中删除，并添加到运行队列中，修改程序状态和时间片
2.进程为运行状态，修改时间片，并添加到运行队列尾等待下一次运行

相关源码：
//运行一个进程

	private static void runProcess() {
   
		// TODO Auto-generated method stub
		Process process;
		if (!Dlists.isEmpty()) {
   
			process = Dlists.get(0);
			if (process.getState()==2) {
   
				System.out.println("直接");
				for (int i = 5; i >= 1; i--) {
   
					try {
   
						Thread.sleep(200);
					} catch (InterruptedException e) {
   
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
					System.out.println("进程"+process.getPid()+"正在运行");
					process.setPtime(process.getPtime()-1);
				}
				System.out.println("进程"+process.getPid()+"剩余运行时间："+process.getPtime()+"\t 进程结束运行");
		readProcess(process.getPid());
			}else {
   
			System.out.println("当前队列进程无法运行不为2");
			readProcess(process.getPid());
			
		}
	}
	else if (!Rlists.isEmpty()) {
   
		System.out.println("间接");
		process = Rlists.get(0);
		if ((process.getState()==1&&(process.getPtime()>0))) {
   
			process.setState(2);
			Rlists.remove(0);
		Dlists.add(process);
			
			for (int i = 5; i >= 1; i--) {
   
				try {
   
					Thread.sleep(200);
				} catch (InterruptedException e) {
   
						// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
				System.out.println("进程"+process.getPid()+"正在运行");
					process.setPtime(process.getPtime()-1);
				}
				System.out.println("进程"+process.getPid()+"剩余运行时间："+process.getPtime()+"\t 进程结束运行");
		readProcess(process.getPid());
		}else if (process.getState()==1) {
   
			Rlists.remove(0);
			System.out.println("进程"+process.getPid()+"时间片剩余不足，已销毁");
		}else if (process.getState()!=1){
   
			System.out.println("当前队列进程无法运行不为1");
			System.out.println(process.getState());
		}else {
   
		System.out.println("当前队列进程无法运行");
		System.out.println(process.getState());
		System.out.println(process.getPtime());
		}
	}else