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1、湖北中医学院信息技术系 操作系统课程设计操作系统课程设计（一号黑体加粗）银行家算法模拟 （小二黑体加粗） 院 系： 小二黑体加粗 班 级： 学 号： 姓 名： 同 组 者： 时 间： 目录（小二黑体加粗）一、题目2二、设计目的2三、总体设计思想概述3四、设计要求3五、设计方案3六、说明4七、流程图5八、运行结果5九、源程序9十、总结10十一、参考文献10一、题目：（标题2，即三号黑体加粗）银行家算法模拟。二、设计目的：通过此课程设计，进行的一次全面的综合训练，使之更好地掌握操作系统的原理及实现方法,加深对操作系统基础理论和重要算法的理解，加强学生的动手能力。三、总体设计思想概述：安全状态下系统
2、不会进入死锁，不安全状态可能进入死锁。在进行资源分配之前，先计算分配的安全性，判断是否为安全状态。四、设计要求：银行家算法是避免死锁的一种重要方法，本实验要求用高级语言编写和调试一个简单的银行家算法程序。加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。设计完成后，要求写出一份详细的设计报告。五、设计方案：编制银行家算法通用程序，并检测所给状态的系统安全性。1）银行家算法中的数据结构假设有n个进程m类资源，则有如下数据结构：可利用资源向量Available。这是一个含有m个 元素的数组，其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目，其初始值是系统中所配置的该类全部可用
3、资源的数目，其数值随该类资源的分配和回收而动态地改变。Availablej=K，则表示系统中现有Rj 类资源K个。最大需求矩阵Max。这是一个n*m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求。如果Maxi，j=K，则表示进程i需要Rj类资源的最大数目为K。分配矩阵Allocation。这也是一个n*m的矩阵，它定义了系统中每一类资源 当前已分配给每一进程的资源数。如果Allocationi，j=K，则表示 进程i当前已分得Rj类资源的数目为K。需求矩阵Need。这也是一个n*m的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数。如果Needi,j=K，则表示进程i还需要Rj类资源
4、K个，方能完成其任务。上述三个矩阵存在如下关系： Needi,j= Maxi，j- Allocationi，j2）银行家算法 设进程I提出请求RequestN，则银行家算法按如下规则进行判断。 (1)如果RequestN=NEEDI，N，则转(2)；否则，出错。 (2)如果RequestN=AVAILABLE，则转(3)；否则，出错。 (3)系统试探分配资源，修改相关数据： AVAILABLE=AVAILABLE-REQUEST ALLOCATION=ALLOCATION+REQUEST NEED=NEED-REQUEST (4)系统执行安全性检查，如安全，则分配成立；否则试探险性分配作废，系
5、统恢复原状，进程等待。3)安全性检查 (1)设置两个工作向量WORK=AVAILABLE；FINISHM=FALSE (2)从进程集合中找到一个满足下述条件的进程， FINISHi=FALSE NEED=WORK 如找到，执行(3)；否则，执行(4) (3)设进程获得资源，可顺利执行，直至完成，从而释放资源。 WORK=WORK+ALLOCATION FINISH=TRUE GO TO 2 (4)如所有的进程FinishM=true，则表示安全；否则系统不安全。六、说明通过程序实现定义的进程，为各进程分配资源，具体过程是：首先在程序中定义了3类资源，数量分别为10，5，7。然后定义进程p0，p
6、1，p2，p3，p4，接着为各进程申请各资源，然后在程序执行并比较申请的资源数量与各资源所剩数量，若前者大于后者则申请失败，反之则成功。同时该程序可以撤消新建进程，也可以查看资源分配情况。七、流程图：八、运行结果9、 源程序public class Banker public final static int N = 5; / 进程个数public final static int M = 3; / 资源种类数private int Resource = new intM; / 每类资源的数量private int Available = new intM; / 各类资源可利用的数量priva
7、te int Max = new intNM; / 各进程对各类资源的最大需求量private int Allocation = new intNM; / 各进程当前已分配的资源数量private int Need = new intNM; / 各进程尚需多少资源private int Work = new intM; / 工作向量，表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数量private boolean Finish = new booleanN; / 工作向量，表示系统是否有足够的资源分配给进程private int Request = new intM; / 申请多少资源privat
8、e int p = new intN; / 存储安全序列public Banker(int _Resource, int _Available, int _Max,int _Allocation) / 构造方法初始化各成员变量System.arraycopy(_Resource, 0, Resource, 0, Resource.length);System.arraycopy(_Available, 0, Available, 0, Available.length);System.arraycopy(_Max, 0, Max, 0, Max.length);System.arraycopy
9、(_Allocation, 0, Allocation, 0, Allocation.length);for (int i = 0; i Need.length; i+) / 根据所给信息计算Need的初始值for (int j = 0; j Needi.length; j+)Needij = Maxij - Allocationij;for (int i = 0; i Finish.length; i+)/ 初试化Finish和Request数组Finishi = false;for (int i = 0; i Request.length; i+)Requesti = 0;System.a
10、rraycopy(Request, 0, Work, 0, Work.length); / 将Request数组赋值给Workfor (int i = 0; i p.length; i+)/ 初始化存储安全序列的数组pi = 0;show(); / 显示当前资源分配情况if (safe() / 在进程申请资源之前判断当前状态是否是安全的System.out.println(n当前的状态是安全的!);System.out.println(安全序列为:);for (int j = 0; j );System.out.println(n);public void bank(int k, int _R
11、equest)throws ArrayIndexOutOfBoundsException / 银行家算法System.arraycopy(_Request, 0, Request, 0, Request.length);int i;for (i = 0; i Needki) / 进程k申请的各类资源数量大于其本身的需求量时提示错误System.out.println(申请大于需求量！);System.out.println(进程 + k + 申请的资源 + i + 的数量为 + Requesti+ ,大于该进程 + 对该资源的需求量 + Needki);break;if (Requesti A
12、vailablei) / 进程k申请的各类资源数量大于可用资源量时提示错误System.out.println(没有那么多资源，目前可利用资源 + i + 的数量为:+ Availablei);break;if (i = Request.length) System.out.println(进程 + k + 申请各类资源的数量:);for (int j = 0; j M; j+)/ 输出进程k申请各类资源的数量System.out.print(进程 + k + 申请资源 + j + 的数量: + Requestj+ n);for (int j = 0; j Request.length; j+
13、) / 试分配Availablej = Availablej - Requestj;Allocationkj = Allocationkj + Requestj;Needkj = Needkj - Requestj;if (!safe() / 试分配后判断当前状态的安全性System.out.println(n试分配后，状态不安全,所以不予分配!恢复原状态n);recover(k); / 资源申请不成功恢复原状态show(); / 显示当前资源分配情况 else / 资源申请成功输出安全序列System.out.println(n申请资源成功！);System.out.println(安全序列
14、为:);for (int j = 0; j );System.out.println(n);show(); / 显示当前资源分配情况public boolean safe() / 安全性检查System.arraycopy(Available, 0, Work, 0, Work.length); / 把Available数组赋给工作向量Workfor (int i = 0; i Finish.length; i+)/ 将Finish数组的所有值初始化为falseFinishi = false;for (int i = 0; i p.length; i+)/ 初始化存储安全序列的数组pi = 0
15、;int n = 0;for (int i = 0; i N; i+) if (Finishi = false) / 逐个查找Finishi=0的进程int counter = 0; / 记数器for (int j = 0; j M; j+) if (Needij =Needij条件Finishi = true; / i进程标志为可分配pn+ = i; / 存储安全序列for (int j = 0; j M; j+)Workj = Workj + Allocationij; / 释放资源i = -1; / 从第一个进程开始继续寻找满足条件的进程int m;for (m = 0; m N; m+
16、)if (!Finishm)break;if (m = N) / 所有的进程Finishm=true，则表示安全返回true,否则不安全返回falsereturn true;elsereturn false;public void recover(int k) / 申请不成功则恢复for (int i = 0; i Request.length; i+) Availablei = Availablei + Requesti;Allocationki = Allocationki - Requesti;Needki = Needki + Requesti;public void show() /
17、 输出当前资源分配情况System.out.println(当前的状态为:);System.out.println(各种资源的总数量:);for (int i = 0; i Resource.length; i+)System.out.print(资源 + i + : + Resourcei + );System.out.println(nn当前各种资源可用的量为(Available);for (int i = 0; i Available.length; i+)System.out.print(资源 + i + : + Availablei + );System.out.println(nn
18、各进程对各种资源的最大需求量(Max);System.out.println(t资源0 + t资源1 + t资源2);for (int i = 0; i N; i+) System.out.print(进程 + i + :);for (int j = 0; j M; j+)System.out.print(t + Maxij);System.out.println();System.out.println();System.out.println(各进程已经得到的资源量(Allocation);System.out.println(t资源0 + t资源1 + t资源2);for (int i
19、= 0; i N; i+) System.out.print(进程 + i + :);for (int j = 0; j M; j+)System.out.print(t + Allocationij);System.out.println();System.out.println(n各进程还需要的资源量(Need);System.out.println(t资源0 + t资源1 + t资源2);for (int i = 0; i N; i+) System.out.print(进程 + i + :);for (int j = 0; j M; j+)System.out.print(t + Ne
20、edij);System.out.println();System.out.println();public static void main(String args)throws ArrayIndexOutOfBoundsException int Resource = 10, 5, 7 ;int Available = 3, 3, 2 ;int Max = 7, 5, 3 , 3, 2, 2 , 9, 0, 2 , 2, 2, 2 , 4, 3, 3 ;int Allocation = 0, 1, 0 , 2, 0, 0 , 3, 0, 2 , 2, 1, 1 , 0, 0, 2 ;int Request = 1, 0, 2 ;Banker banker = new Banker(Resource, Available, Max, Allocation);banker.bank(0, Request); / 进程0申请资源（1,0,2）banker.bank(1, Request); / 进程1申请资源（1,0,2）10、 总结十一、参考文献第 12 页