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
|
4天前
|
算法 调度 UED
深入理解操作系统:进程调度与优先级队列
【10月更文挑战第31天】在计算机科学的广阔天地中,操作系统扮演着枢纽的角色,它不仅管理着硬件资源,还为应用程序提供了运行的环境。本文将深入浅出地探讨操作系统的核心概念之一——进程调度,以及如何通过优先级队列来优化资源分配。我们将从基础理论出发,逐步过渡到实际应用,最终以代码示例巩固知识点,旨在为读者揭开操作系统高效管理的神秘面纱。
|
2天前
|
算法 调度 UED
深入理解操作系统:进程管理与调度策略
【10月更文挑战第34天】本文旨在探讨操作系统中至关重要的一环——进程管理及其调度策略。我们将从基础概念入手,逐步揭示进程的生命周期、状态转换以及调度算法的核心原理。文章将通过浅显易懂的语言和具体实例,引导读者理解操作系统如何高效地管理和调度进程,保证系统资源的合理分配和利用。无论你是初学者还是有一定经验的开发者,这篇文章都能为你提供新的视角和深入的理解。
12 3
|
3天前
|
Linux 调度 C语言
深入理解操作系统:进程和线程的管理
【10月更文挑战第32天】本文旨在通过浅显易懂的语言和实际代码示例,带领读者探索操作系统中进程与线程的奥秘。我们将从基础知识出发,逐步深入到它们在操作系统中的实现和管理机制,最终通过实践加深对这一核心概念的理解。无论你是编程新手还是希望复习相关知识的资深开发者,这篇文章都将为你提供有价值的见解。
|
23小时前
|
Java
java小知识—进程和线程
进程 进程是程序的一次执行过程,是系统运行的基本单位,因此进程是动态的。系统运行一个程序即是一个进程从创建,运行到消亡的过程。简单来说,一个进程就是一个执行中的程序,它在计算机中一个指令接着一个指令地执行着,同时,每个进程还占有某些系统资源如CPU时间,内存空间,文件,文件,输入输出设备的使用权等等。换句话说,当程序在执行时,将会被操作系统载入内存中。 线程 线程,与进程相似,但线程是一个比进程更小的执行单位。一个进程在其执行的过程中产生多个线程。与进程不同的是同类的多个线程共享同一块内存空间和一组系统资源,所以系统在产生一个线程,或是在各个线程之间做切换工作时,负担要比
5 1
|
5天前
|
算法 调度 UED
深入理解操作系统的进程调度机制
本文旨在探讨操作系统中至关重要的组成部分之一——进程调度机制。通过详细解析进程调度的概念、目的、类型以及实现方式,本文为读者提供了一个全面了解操作系统如何高效管理进程资源的视角。此外,文章还简要介绍了几种常见的进程调度算法,并分析了它们的优缺点,旨在帮助读者更好地理解操作系统内部的复杂性及其对系统性能的影响。
|
7天前
|
NoSQL Java 调度
Java调度任务如何保证相同任务在一个周期里只执行一次?
【10月更文挑战第29天】Java调度任务如何保证相同任务在一个周期里只执行一次?
34 6
|
6天前
|
算法 Linux 定位技术
Linux内核中的进程调度算法解析####
【10月更文挑战第29天】 本文深入剖析了Linux操作系统的心脏——内核中至关重要的组成部分之一,即进程调度机制。不同于传统的摘要概述,我们将通过一段引人入胜的故事线来揭开进程调度算法的神秘面纱,展现其背后的精妙设计与复杂逻辑,让读者仿佛跟随一位虚拟的“进程侦探”,一步步探索Linux如何高效、公平地管理众多进程,确保系统资源的最优分配与利用。 ####
30 4
|
6天前
深入理解操作系统:进程与线程的管理
【10月更文挑战第30天】操作系统是计算机系统的核心,它负责管理计算机硬件资源,为应用程序提供基础服务。本文将深入探讨操作系统中进程和线程的概念、区别以及它们在资源管理中的作用。通过本文的学习,读者将能够更好地理解操作系统的工作原理,并掌握进程和线程的管理技巧。
16 2
|
6天前
|
消息中间件 算法 Linux
深入理解操作系统之进程管理
【10月更文挑战第30天】在数字时代的浪潮中,操作系统作为计算机系统的核心,扮演着至关重要的角色。本文将深入浅出地探讨操作系统中的进程管理机制,从进程的概念入手,逐步解析进程的创建、调度、同步与通信等关键过程,并通过实际代码示例,揭示这些理论在Linux系统中的应用。文章旨在为读者提供一扇窥探操作系统深层工作机制的窗口,同时激发对计算科学深层次理解的兴趣和思考。
|
7天前
|
缓存 负载均衡 算法
Linux内核中的进程调度算法解析####
本文深入探讨了Linux操作系统核心组件之一——进程调度器,着重分析了其采用的CFS(完全公平调度器)算法。不同于传统摘要对研究背景、方法、结果和结论的概述,本文摘要将直接揭示CFS算法的核心优势及其在现代多核处理器环境下如何实现高效、公平的资源分配,同时简要提及该算法如何优化系统响应时间和吞吐量,为读者快速构建对Linux进程调度机制的认知框架。 ####
下一篇
无影云桌面