操作系统进程调度算法(Java 实现)

简介: FCFS(First Come First Server,先来先服务)这是最简单,最基本的算法,它的思想非常简单,就是按照进程到来的时间顺序,逐个分配 CPU 资源 优点:简单,方便 ...

FCFS(First Come First Server,先来先服务)

这是最简单,最基本的算法,它的思想非常简单,就是按照进程到来的时间顺序,逐个分配 CPU 资源
优点:简单,方便
缺点:效率低,资源利用率低

/**
  * CPU 占用情况
  * 1: 空闲
  * 0: 正被占用
  */
 static int CPU = 1;
 /**
  * 等待队列长度
  */
 static final int MAXLEN = 10;

 /**
  * 先来先服务算法
  * @param processes
  */
 public static void FCFS(List<Process> processes){
     int count = processes.size();
     int time = 0;
     int[] waitQueue = new int[MAXLEN];
     int front = 0;int tail = 0;
     int running = 0;
     System.out.println("-------------FCFS算法-------------");
     if (count <= 0){
         System.out.println("无可用进程");
         return;
     }

     while (count > 0){
         System.out.print("第 " + time + " 秒: ");
         for (int i = 0; i < processes.size(); i++){
             if (processes.get(i).isAlive() && processes.get(i).getInTime() == time){
                 System.out.print("进程 " + i + " 到来 ");
                 waitQueue[tail] = i;
                 tail = (tail+1) % MAXLEN;
             }
             if (processes.get(running).isAlive() && processes.get(running).getCount() == 0){
                 System.out.print("进程 " + running + " 结束运行 ");
                 processes.get(running).setAlive(false);
                 processes.get(running).setEndTime(time);
                 count--;
                 CPU = 1;
             }
         }
         if (CPU == 1 && front != tail){
             running = waitQueue[front];
             front = (front+1) % MAXLEN;
             System.out.print("进程 " + running + " 开始运行");
             int temp = processes.get(running).getCount();
             temp--;
             processes.get(running).setCount(temp);
             CPU = 0;
         } else if (CPU == 0){
             int temp = processes.get(running).getCount();
             temp--;
             processes.get(running).setCount(temp);
         }
         time++;
         System.out.println();
     }
     System.out.println("---------------------------------");
     ShowResult(processes);
 }

SJF(Short Job First,短作业优先)

按照进程预计需要的运行时间,按照从小到大分配资源
优点:简单进程执行速度快
缺点:无法准确预估运行时间,容易造成长进程饥饿

/**
 * 短作业优先算法
 * 就是在 FCFS 算法中加入对 waitQueue 等待队列按照运行时间排序
 */

//改变部分
...

for (int i = 0; i < processes.size(); i++){
    if (processes.get(i).isAlive() && processes.get(i).getInTime() == time){
        System.out.print("进程 " + i + " 到来 ");
        waitQueue[tail] = i;
        tail = (tail+1) % MAXLEN;
        length++;
        /**
         * 对等待队列按进程运行时长按从小到大排序
         */
        for (int x=front, z=0; z < length; x=(x+1)%MAXLEN, z++){
            for (int y=x+1, q=0; q < length-x; y=(y+1)%MAXLEN, q++){
                if (processes.get(waitQueue[x]).getCount() > processes.get(waitQueue[y]).getCount()){
                    int t = waitQueue[x];
                    waitQueue[x] = waitQueue[y];
                    waitQueue[y] = t;
                }
            }
        }
    }

...

PSA(优先级调度)

按照进程的优先级选择调度顺序

/**
 * 优先级调度算法
 * 就是将 SJF 算法中的排序,改为按照优先级排序
 */

/**
 * 改变部分
 * 对等待队列按进程优先级按从小到大排序
 */
for (int x=front, z=0; z < length; x=(x+1)%MAXLEN, z++){
    for (int y=x+1, q=0; q < length-x; y=(y+1)%MAXLEN, q++){
        if (processes.get(waitQueue[x]).getPriority() > processes.get(waitQueue[y]).getPriority()){
            int t = waitQueue[x];
            waitQueue[x] = waitQueue[y];
            waitQueue[y] = t;
        }
    }
}

RR (时间片轮转算法)

为 CPU 的执行设定一个时间片大小,每个进程轮询分配时间片,时间片结束后暂停运行加入等待队列

  /**
   * 时间片轮转算法
   * @param processes
   * @param round
   */
  public static void RR(List<Process> processes, int round){
      int count = processes.size();
      int time = 0;
      int[] waitQueue = new int[MAXLEN];
      int front = 0;int tail = 0;
      int running = 0;
      System.out.println("------------- RR 算法-------------");
      if (count <= 0){
          System.out.println("无可用进程");
          return;
      }

      while (count > 0){
          System.out.print("第 " + time + " 秒: ");
          for (int i = 0; i < processes.size(); i++){
              if (processes.get(i).isAlive() && processes.get(i).getInTime() == time){
                  System.out.print("进程 " + i + " 到来 ");
                  waitQueue[tail] = i;
                  tail = (tail+1) % MAXLEN;
              }
              if (processes.get(running).isAlive() && processes.get(running).getCount() == 0){
                  System.out.print("进程 " + running + " 结束运行 ");
                  processes.get(running).setAlive(false);
                  processes.get(running).setEndTime(time);
                  count--;
                  CPU = 1;
              }
          }
          if (CPU == 1 && front != tail){
              running = waitQueue[front];
              front = (front+1) % MAXLEN;
              System.out.print("进程 " + running + " 开始运行");
              int temp = processes.get(running).getCount();
              temp--;
              processes.get(running).setCount(temp);
              CPU = 0;
          } else if (CPU == 0){
              int temp = processes.get(running).getCount();
              temp--;
              processes.get(running).setCount(temp);
              if (time % round == 0){
                  System.out.print("进程 " + running + " 暂停运行");
                  waitQueue[tail] = running;
                  tail = (tail+1) % MAXLEN;
                  CPU = 1;
              }
          }
          time++;
          System.out.println();
      }
      System.out.println("---------------------------------");
      ShowResult(processes);
  }

算法运行结果显示


    /**
     * 输出时间统计结果
     * @param processes
     */
    public static void ShowResult(List<Process> processes){
        int averageTime = 0;
        for (int i = 0; i < processes.size(); i++){
            int inTime = processes.get(i).getInTime();
            int endTime = processes.get(i).getEndTime();
            averageTime += endTime-inTime;
            System.out.println("进程 " + i + " : 到来时间: " +
                    inTime + " 结束时间: " +
                    endTime + " 周转时间: " +
                    (endTime-inTime));
        }
        System.out.println("平均周转时间: " + averageTime / processes.size());
        System.out.println("---------------END--------------");
    }
目录
相关文章
|
2天前
|
存储 算法 调度
深入理解操作系统:进程管理与性能优化
【5月更文挑战第14天】 本文旨在深入探讨操作系统中的进程管理机制及其对系统性能的影响。通过分析进程调度算法、死锁问题和内存管理等关键技术,本文提出了一系列性能优化策略。文章首先介绍了进程的基本概念和状态转换,然后详细讨论了不同进程调度算法的优缺点,并针对特定场景提出了合理的选择建议。接着,文中分析了死锁的产生原因和预防措施,以及内存管理中页式和段式存储管理的比较。最后,通过实验验证了提出优化策略的有效性,并对操作系统的性能调优提供了实用的指导意义。
|
1天前
|
存储 移动开发 算法
磁盘调度算法
磁盘调度算法
10 2
|
1天前
|
算法 调度 UED
作业调度算法(含详细计算过程)和进程调度算法浅析
作业调度算法(含详细计算过程)和进程调度算法浅析
30 1
作业调度算法(含详细计算过程)和进程调度算法浅析
|
2天前
|
监控 算法 Linux
深入理解操作系统:进程管理与调度策略
【5月更文挑战第14天】 在现代计算环境中,操作系统扮演着至关重要的角色。它不仅管理着计算机硬件资源,还负责提供程序运行的环境。其中,进程管理是操作系统的核心功能之一,它涉及进程的创建、执行、监控和终止等多个方面。本文将探讨操作系统中进程管理的基本概念,并深入分析不同的进程调度策略,以展示它们如何影响系统性能和用户体验。
|
2天前
|
搜索推荐 算法 Java
滚雪球学Java(29):数组长度和排序算法:让你的程序更高效
【5月更文挑战第4天】🏆本文收录于「滚雪球学Java」专栏,专业攻坚指数级提升,希望能够助你一臂之力,帮你早日登顶实现财富自由🚀;同时,欢迎大家关注&&收藏&&订阅!持续更新中,up!up!up!!
11 0
滚雪球学Java(29):数组长度和排序算法:让你的程序更高效
|
2天前
|
Linux API
【操作系统】实验七 显示进程列表
【操作系统】实验七 显示进程列表
9 1
|
2天前
|
算法 Ubuntu Linux
【操作系统原理】—— 进程调度
【操作系统原理】—— 进程调度
6 0
|
2天前
|
存储 Ubuntu Unix
【操作系统原理】—— 进程管理
【操作系统原理】—— 进程管理
5 0
|
2天前
|
算法 调度
深入理解操作系统之进程调度策略
【5月更文挑战第12天】 在多任务操作系统中,进程调度是核心功能之一,它决定了处理器资源的分配。本文将深入探讨三种主要的进程调度策略——先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)和轮转(Round Robin)调度,并分析各自的性能指标、优势与局限性。通过比较它们的平均等待时间、平均周转时间和CPU利用率,我们旨在为系统设计者提供选择最合适调度策略的参考依据。
|
2天前
|
算法 Linux 调度
深入理解操作系统:进程管理与调度策略
【5月更文挑战第10天】 本文将深入探讨操作系统的核心机制之一:进程管理。我们将从进程的概念入手,解析其生命周期,进而展开对操作系统中进程调度策略的详细讨论。文中不仅涉及理论分析,还结合了现代操作系统如Linux的实际案例,以期提供一个全面而深刻的视角。通过阅读本文,读者将对操作系统如何高效地管理计算资源有更深层次的理解。