操作系统课程设计.docx
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操作系统课程设计
操作系统课程设计报告
项目名称:
临界区资源模拟
小组成员:
AAA
BBB
CCC
DDD
年级专业:
11级计算机科学与技术
日期:
2014年3月12日
一需求分析
建立三个进程，模拟进入临界区，然后用一个进程进行管理。
设计技术参数:
1 实现wait、signal原语
2 产生3个进程，两个进程模拟需要进入临界区的用户进程。
当需要进入临界区时，显示：
“进程x请求进入临界区…”，同时向管理进程提出申请；
申请返回，表示进入了临界区。
在临界区中等待一段随机时间，并显示：
“进程x正在临界区…”；
当时间结束，显示：
“进程x退出临界区…”,同时向管理进程提出退出申请；
当申请返回，显示：
“进程x已退出临界区。
”
3 一个进程作为原语的管理进程，接受其他进程的临界区进入请求：
如果允许进入，则根据wait原语的操作步骤设置相应变量，然后返回；
如果不允许进入，则进入循环等待，直到允许为止；
退出时模拟signal操作。
4 进程间通信可以采用信号、消息传递、管道或网络通信方式。
二分析过程
本实验主要分为以下几个部分：
①进程的创建：
编写两个用户进程模拟需要进入临界区，同时还需编写一个进程作为原语的管理进程，其负责管理两个用户进程的进入。
②设计临界区及进程管理模块，让用户进程在其中访问时遵循空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待的准则。
③通信块及临界资源的设计，两个进程模拟用户进程进行通信。
④界面的设计
三开发过程
1.进程执行的间断性决定了进程可能具有多种状态，进程的状态反映进程执行的变化。
这些状态随着进程的执行和外界条件发生变化和转换。
对于处于就绪状态的进程，在调度程序为之分配处理机之后，该进程便可执行，相应地，他就由就绪状态转换执行状态。
正在执行的进程也称为当前进程，如果因为分配给它的时间片已经用完而被暂停执行，该进程便由执行状态回到了就绪状态；如果因为发生了某件事情而使进程执行受阻，使之无法继续执行，该进程便由执行状态变为阻塞状态。
下图给出了进程的三种基本状态以及各状态之间的转换关系。
2.Java实现
Java支持多线程编程，因此用Java编写的应用程序可以同时执行多个任务。
Java的多线程机制使用起来非常方便，用户只需关注程序细节的实现，而不用担心后台的多任务系统。
Java语言里，线程表现为线程类。
Thread（）线程类封装了所有需要的线程操作控制。
在设计程序时，必须很清晰地区分开线程对象和运行线程，可以将线程对象看作是运行线程的控制面板。
在线程对象里有很多方法来控制一个线程是否运行，睡眠，挂起或停止。
线程类是控制线程行为的唯一的手段。
一旦一个Java程序启动后，就已经有一个线程在运行。
可通过调用Thread（）.currentThread（）方法来查看当前运行的是哪一个线程。
3.唤醒原语
当等待队列中的进程所等待的事件发生时，等待该事件的所有进程都将被唤醒。
显然，一个处于阻塞状态的进程不可能自己唤醒自己，唤醒一个进程有两种方法：
一种是由系统进程唤醒。
另一种是由事件发生进程唤醒。
当由系统进程唤醒等待进程时，系统进程统一控制事件的发生并将“事件发生”这一消息通知等待进程。
从而使得该进程因等待事件已发生而进入就绪队列。
等待进程也可由事件发生进唤醒。
由事件发生进程唤醒时，事件发生进程和被唤醒进程之间是合作关系。
因此，唤醒原语既可被系统进程调用，也可被事件发生进程调用。
我们称调用唤醒原语的进程为唤醒进程。
唤醒原语首先将被唤醒进程从相应的等待队列中摘下，将被唤醒进程置为就绪状态之后，送入就绪队列。
在把被唤醒进程送入就绪队列之后，唤醒原语既可以返回原调用程序，也可以转向进程调度，以便让调度程序有机会选择一个合适的进程执行。
4.程序流程图
四测试过程
1.程序开始界面
2.输入两个进程分别命名为11和22，然后开始测试
3.查看作者
4.保存文件，并命名为：
“临界资源模拟”，系统将生成名为“临界资源模拟”的word文件。
5.打开“临界资源模拟.doc”。
五小组人员分工
AAA：
临界资源设计、核查并完善课程设计报告
BBB：
图形界面设计、对所有程序进行整合、书写课程设计报告
CCC：
管理进程的设计、核查并完善课程设计报告
DDD：
临界区及进程管理模块设计、核查并完善课程设计报告
六总结
通过本次的操作系统课程设计，我最大的体会就是我们不仅要熟练地掌握书本上的知识，更重要的是能够把学到的知识应用到上机编程中，这样才能算是真正学会了书本上所讲的知识。
在编写代码的过程中，我遇到了很多困难，比如图形界面的设计、鼠标触发和管理进程的设计等就花费了很多时间翻看资料，不过看着凭借自己的努力做出来的成果，一切努力都是值得的。
通过做这次课程设计，我对Java也有了进一步地了解，特别对部件的布局更熟练了。
我想，学习是个持之以恒的过程，如果真正想学好Java以及操作系统的话，光靠课程设计的时间是远远不够的，所以以后我一定要加强学习，坚持不懈，一切努力都是值得的。
七参考文献
1.雍俊海编著.《Java程序设计教程》（第二版）--北京:
清华大学出版社，2007.07
2.汤小丹、梁红兵等编著.《计算机操作系统》（第三版）--西安电子科技大学出版社，2007.02
3.张芬丽、刘昕等编著.《操作系统实验教程及Linux和Windows系统调用编程》—北京:
清华大学出版社，2010,08
4.网上搜索相关代码
八、程序源代码
①第一个java文件：
MainFrame.java
//界面设计
importjava.awt.Color;
importjava.awt.FlowLayout;
importjava.awt.Font;
importjava.awt.event.ActionEvent;
importjava.awt.event.ActionListener;
importjava.io.BufferedWriter;
importjava.io.FileWriter;
importjava.io.IOException;
importjavax.swing.ImageIcon;
importjavax.swing.JButton;
importjavax.swing.JFileChooser;
importjavax.swing.JFrame;
importjavax.swing.JLabel;
importjavax.swing.JOptionPane;
importjavax.swing.JPanel;
importjavax.swing.JTextArea;
importjavax.swing.JTextField;
publicclassMainFrame
{
privatestaticfinallongserialVersionUID=1L;
privateJFrameframe=newJFrame（"临界区资源模拟"）;
privateJPanelimagePanel;
ImageIconbackground;
staticJButtonb=newJButton（"开始测试"）;
ImageIconimagea=newImageIcon（"a.gif"）;
ImageIconimageb=newImageIcon（"2.gif"）;
staticJTextFieldjf[]=newJTextField[2];//单行文本框
ThreadShowts=newThreadShow（）;//临界资源模拟
JTextAreaja=newJTextArea（null,20,40）;//多行文本框，用于显示实验结果
JTextAreaje=newJTextArea（null,1,17）;//为了界面美观添加的隐形文本框
JTextAreajg=newJTextArea（null,2,70）;
JTextAreaji=newJTextArea（null,1,20）;
publicMainFrame（）
{
background=newImageIcon（"4.jpg"）;
JLabellabel=newJLabel（background）;//把背景图片显示在一个标签里面
label.setBounds（0,0,background.getIconWidth（）,background.getIconHeight（））;//把标签的大小位置设置为图片刚好填充整个面板
imagePanel=（JPanel）frame.getContentPane（）;//把内容窗格转化为JPanel，否则不能用方法setOpaque（）来使内容窗格透明
imagePanel.setOpaque（false）;//设置内容窗格透明
imagePanel.setLayout（newFlowLayout（））;//设置流式布局
JLabelcLabel=newJLabel（imagea,JLabel.LEFT）;
imagePanel.add（cLabel）;
StringS[]={"进程1的名称:
",null,"进程2的名称:
"};
JLabelaLabel=newJLabel（S[0],null,JLabel.CENTER）;
aLabel.setFont（newFont（"宋体",Font.BOLD,15））;//设置字体，宋体，15号
aLabel.setForeground（Color.GREEN）;//字体颜色为红色
imagePanel.add（aLabel）;//将标签加到面板中
jf[0]=newJTextField（null,10）;
jf[0].setText（""）;
imagePanel.add（jf[0]）;//添加单行文本框，用于用户进程的输入
JButtonplays=newJButton（"刷新"）;
imagePanel.add（plays）;
plays.setFont（newFont（"宋体",Font.BOLD,15））;
plays.setForeground（Color.RED）;
JButtonb2=newJButton（"查看作者"）;
imagePanel.add（b2）;
b2.setFont（newFont（"宋体",Font.BOLD,15））;
b2.setForeground（Color.RED）;
imagePanel.add（je）;//*为了界面美观添加的隐形文本框，以下带有*注释的一样
je.setEditable（false）;
je.setOpaque（false）;
JLabelbLabel=newJLabel（S[2],null,JLabel.CENTER）;
bLabel.setFont（newFont（"宋体",Font.BOLD,15））;
bLabel.setForeground（Color.GREEN）;
imagePanel.add（bLabel）;
jf[1]=newJTextField（null,10）;
jf[1].setText（""）;
imagePanel.add（jf[1]）;
imagePanel.add（b）;//添加按钮
b.setFont（newFont（"宋体",Font.BOLD,15））;
b.setForeground（Color.RED）;
b.addActionListener（newActionListener（）//为"开始测试"按钮添加触发事件
{
publicvoidactionPerformed（ActionEvente）
{
ja.setText（null）;
b.setEnabled（false）;
jf[0].setEditable（false）;
jf[1].setEditable（false）;
ts.run（jf[0].getText（）.trim（）,jf[1].getText（）.trim（）,ja）;//调用ThreadShow.run（,,）;成员方法实现模拟
}//trim（）的作用是:
去掉字符串左右的空格
}）;
JButtonc=newJButton（"保存结果"）;
imagePanel.add（c）;
c.setFont（newFont（"宋体",Font.BOLD,15））;
c.setForeground（Color.RED）;
c.addActionListener（newActionListener（）
{
publicvoidactionPerformed（ActionEvente）//为"保存结果"按钮添加触发事件
{
try
{
JFileChooserf=newJFileChooser（）;
f.showSaveDialog（frame）;
Stringfilename=f.getSelectedFile（）.getAbsolutePath（）.trim（）;
FileWriterx=newFileWriter（filename+".doc"）;
newBufferedWriter（x）;
StringsaveString=ja.getText（）.replaceAll（"\n","\r\n"）;
x.write（saveString）;//写
x.flush（）;//强制显示
x.close（）;//关闭输出流
JOptionPane.showMessageDialog（null,"保存成功！
",null,JOptionPane.PLAIN_MESSAGE）;
}
catch（IOExceptionioe）
{
JOptionPane.showMessageDialog（null,"保存失败！
",null,JOptionPane.PLAIN_MESSAGE）;
}
}
}）;
b2.addActionListener（newActionListener（）//为"查看作者"按钮添加触发事件
{
publicvoidactionPerformed（ActionEvente）
{
JOptionPane.showMessageDialog（null,"AAA、BBB、CCC、DDD","作者",JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE）;
}
}）;
plays.addActionListener（newActionListener（）//为"查看作者"按钮添加触发事件
{
publicvoidactionPerformed（ActionEvente）
{
ja.setText（null）;
jf[0].setText（""）;
jf[0].setEditable（true）;
jf[1].setText（""）;
jf[1].setEditable（true）;
}
}）;
ji.setBackground（Color.blue）;
imagePanel.add（jg）;//*
jg.setEditable（false）;
jg.setOpaque（false）;
JLabeldLabel=newJLabel（imageb,JLabel.LEFT）;//添加图片
imagePanel.add（dLabel）;
ja.setFont（newFont（"宋体",Font.BOLD,15））;
ja.setDisabledTextColor（Color.YELLOW）;
ja.setOpaque（false）;
ja.setEditable（false）;
//JScrollPanejs=newJScrollPane（ja,
//ScrollPaneConstants.VERTICAL_SCROLLBAR_ALWAYS,
//ScrollPaneConstants.HORIZONTAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED）;//添加滚动条
imagePanel.add（ja）;//添加多行文本框并设置相关属性
frame.getLayeredPane（）.setLayout（null）;
frame.getLayeredPane（）.add（label,newInteger（Integer.MIN_VALUE））;//把背景图片添加到窗格的最底层
frame.setDefaultCloseOperation（JFrame.EXIT_ON_CLOSE）;//设置关闭框架的行为属性
frame.setLocation（100,5）;//窗口位置
frame.setSize（830,710）;//窗口大小
frame.setResizable（false）;//窗口大小固定
frame.setVisible（true）;//设置可见
}
publicstaticvoidmain（String[]args）
{
newMainFrame（）;
}
}
②第二个java文件：
ThreadManager.java
//临界区及进程管理模块
importjava.util.Vector;
importjavax.swing.JOptionPane;
classThreadManagerimplementsRunnable//指向要管理的临界资源
{
ThingSomeobj;//临界资源
staticbooleanjud=false;//记录临界资源的使用情况
Vectorvec=newVector（）;//向量,数据元素为线程
publicThreadManager（ThingSomets）{
obj=ts;
}
publicvoidrun（）
{
while（vec.size（）!
=0）
{
for（inti=0;i{
if（!
（vec.get（i））.isAlive（））//如果用户进程运行结束
{
（vec.get（i））.interrupt（）;//使被阻塞的用户进程抛出一个中断异常，从而使进程提前结束阻塞状态
vec.remove（i）;//删除用户进程i
}
}
try{
Thread.sleep（100）;//模拟进程运行一段时间
}
catch（InterruptedExceptione）{
e.printStackTrace（）;
}
}
JOptionPane.showMessageDialog（null,"模拟成功！
",null,JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE）;//进程运行结束窗口
MainFrame.b.setEnabled（true）;//控件可用
}
publicvoidaddThreadUser（ThreadUseruser）
{
vec.add（user）;//将用户进程添加到向量中
}
@SuppressWarnings（"static-access"）
publicvoidtake（Threaduser）//进程控制块
{
System.out.println（"进程"+user.getName（）+"请求资源....."）;
obj.jta.append（"进程"+user.getName（）+"请求资源.....\n"）;
while（jud）//如果jud为true，表示有进程正在使用资源，否则相反
{
try{
System.out.println（"进程"+user.getName（）+"等待资源....."）;
obj.jta.append（"进程"+user.getName（）+"等待资源.....\n"）;
synchronized（obj）{
obj.wait（）;//进入资源的等待池中,等待被唤醒
}
}
catch（InterruptedExceptione）{
e.printStackTrace（）;
}
}
jud=true;//关锁
System.out.println（"进程"+user.getName（）+"进入临界区"）;
obj.jta.append（"进程"+user.getName（）+"进入临界区\n"）;
obj.useing（user）;//使用资源
System.out.println（"进程"+user.getName（）+"已退出临界区"）;
obj.jta.append（"进程"+user.getName（）+"已退出临界区\n"）;
jud=false;//开锁
synchronized（obj）{
obj.notifyAll（）;//把资源等待池中的进程唤醒
}
}
}
③第三个java文件：
ThingSome.java
//临界资源
importjavax.swing.JTextArea;
classThingSome
{
staticJTextAreajta=newJTextArea（）;
publicThingSome（JTextAreaja）{
jta=ja;
}//构造方法
publicvoiduseing（Threaduser）{
System.out.println（"进程"+user.getName（）+"正在临界区"）;//控制台输出
jta.append（"进程"+user.getName（）+"正在临界区\n"）;//添加到多文本框jta
try{
Thread.sleep（6
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