java模拟实现操作系统进程调度中的多级反馈队列算法

操作系统学了一学期了，期末作业布置下来，用编程语言模拟进程调度的过程，只会java，于是就写了一下，通过控制台模拟，模拟过程看起来可能十分不直观。试了几个例子，发现没有错误。

注释很详细，直接粘上代码

代码

MainTest.java 主方法

package 多级反馈队列算法;import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;public class MainTest {public static void main(String[] args) {LevelQueue<Process> Level1Queue = new LevelQueue<Process>(1, 1); // 一级队列，轮转时间片为1LevelQueue<Process> Level2Queue = new LevelQueue<Process>(2, 2); // 二级队列，轮转时间片为2LevelQueue<Process> Level3Queue = new LevelQueue<Process>(3, 4); // 三级队列，轮转时间片为4LevelQueue<Process> Level4Queue = new LevelQueue<Process>(4, 999); // 四级队列，轮转时间片为999（认为是无限大）List<Process> processes = new ArrayList<Process>(); // 存储初始化准备进程的ArrayListint[] arrivalTime; // 进程到达时间数组int currentTime = 0; // 存储当前时间int processSum; // 总进程数int processRemaining; // 剩余进程数// 初始化进程信息Scanner sc = new Scanner(System.in);System.out.println("先输入总进程数， 再依次输入各个进程的到达时间和服务时间");processSum = sc.nextInt();processRemaining = processSum;arrivalTime = new int[processSum];// 初始化到达时间数组for (int i = 0; i < processSum; i++) {int a = sc.nextInt(); // 到达时间int s = sc.nextInt(); // 服务时间Process p = new Process("P" + i, a, s);arrivalTime[i] = a;processes.add(p);}sc.close();// //返回当前用户输入的数据// Iterator it = processes.iterator();// while (it.hasNext()){// Process p = (Process)it.next();// System.out.println(p.toString());// }Process.ifAllCompleted(); // 输出当前进程数// 将进程按照到达时间顺序进行排序 并获得到达时间数组for (int i = 0; i < processSum; i++) {for (int j = i + 1; j < processSum; j++) {Process p1 = (Process) processes.get(i);Process p2 = (Process) processes.get(j);if (p2.arrivalTime < p1.arrivalTime) {processes.set(i, p2);processes.set(j, p1);arrivalTime[i] = p2.arrivalTime;arrivalTime[j] = p1.arrivalTime;} else if (p2.arrivalTime == p1.arrivalTime) { // 若同时到达 则短作业优先if (p2.serviceTime < p1.serviceTime) {processes.set(i, p2);processes.set(j, p1);arrivalTime[i] = p2.arrivalTime;arrivalTime[j] = p1.arrivalTime;} else if (p2.serviceTime == p1.serviceTime) { // 若服务时间也相等，则将p2放在p1后面，并将p1后面的进程和p2交换Process tmp = (Process) processes.get(i + 1);processes.set(i + 1, p2);processes.set(j, tmp);arrivalTime[i + 1] = p2.arrivalTime;arrivalTime[j] = tmp.arrivalTime;}}}}// 验证 排序是否正确Iterator<Process> it2 = processes.iterator();while (it2.hasNext()) {Process p = (Process) it2.next();System.out.println(p.toString());}for (int i = 0; i < arrivalTime.length; i++) {System.out.println(arrivalTime[i]);}// 开始模拟运行int position = 0;// 记录当前运行的进程位置，从0第一个进程开始while (true) {// 首先判断是否有新的作业到达if (position < processSum) { // 若大于等于进程总数则证明全部入队if (arrivalTime[position] <= currentTime) { // 取出数组第一个进程的到达时间与当前时间进行比较// ,若等于或者小于当前时间，// 说明有程序到达并进入第一队列Process p = (Process) processes.get(position);Level1Queue.add(p); // 进程入一级队列System.out.println(p.name + "进程于" + p.arrivalTime + "时间，加入一级队列");if (position == 0) { // 若是第一个到达并开始的作业，则更新当前时间为其到达时间currentTime = p.arrivalTime;}System.out.println("当前时间:" + currentTime);p.queue = Level1Queue; // 为进程初始化当前所在队列信息position++;}} else {if (Process.ifAllCompleted()) { // 如果所有进程完毕则退出循环break;}}if (!Level1Queue.isEmpty()) // 若一级队列非空，则优先执行一级队列{Process p = Level1Queue.peek();if (p.serviceTime <= Level1Queue.timeSlice) { // 如果队头进程服务时间小于等于该队列时间片。// 则进程完成p.Finished(); // 进程结束 并自动出队processRemaining -= 1; // 进程总数-1} else {// 一级出队并打入下一级队列Level1Queue.poll();p.excutedTime += Level1Queue.timeSlice; // 更新进程的运行时间p.queue = Level2Queue; // 为进程更新当前所在队列信息Level2Queue.add(p); // 进入二级队列}// 更新时间 判断是否完成所有进程currentTime += Level1Queue.timeSlice; // 当前时间等于执行前时间加上当前队列时间片System.out.println("当前时间:" + currentTime);if (Process.ifAllCompleted()) { // 如果所有进程完毕则退出循环break;}} else if (!Level2Queue.isEmpty()) // 若一级队列为空，二级队列非空，则优先执行二级队列{Process p = Level2Queue.peek();int timeRemaining = p.serviceTime - p.excutedTime; // 进程剩余时间if (timeRemaining <= Level2Queue.timeSlice) { // 如果队头进程服务时间小于等于该队列时间片。// 则进程完成p.Finished(); // 进程结束 并自动出队processRemaining -= 1; // 进程总数-1// 更新时间 判断是否完成所有进程currentTime += timeRemaining; // 当前时间等于执行前时间加上当前队列时间片System.out.println("当前时间:" + currentTime);if (Process.ifAllCompleted()) { // 如果所有进程完毕则退出循环break;}} else {// 二级出队并打入下一级队列Level2Queue.poll();p.excutedTime += Level2Queue.timeSlice; // 更新进程的运行时间p.queue = Level3Queue; // 为进程更新当前所在队列信息Level3Queue.add(p); // 进入三级队列// 更新时间 判断是否完成所有进程currentTime += Level2Queue.timeSlice; // 当前时间等于执行前时间加上当前队列时间片System.out.println("当前时间:" + currentTime);if (Process.ifAllCompleted()) { // 如果所有进程完毕则退出循环break;}}} else if (!Level3Queue.isEmpty()) // 若二级队列为空，执行三级队列{Process p = Level3Queue.peek();int timeRemaining = p.serviceTime - p.excutedTime; // 进程剩余时间if (timeRemaining <= Level3Queue.timeSlice) { // 如果队头进程服务时间小于等于该队列时间片。// 则进程完成p.Finished(); // 进程结束 并自动出队processRemaining -= 1; // 进程总数-1// 更新时间 判断是否完成所有进程currentTime += timeRemaining; // 当前时间等于执行前时间加上当前队列时间片System.out.println("当前时间:" + currentTime);if (Process.ifAllCompleted()) { // 如果所有进程完毕则退出循环break;}} else {// 三级出队并打入下一级队列Level3Queue.poll();p.excutedTime += Level3Queue.timeSlice; // 更新进程的运行时间p.queue = Level4Queue; // 为进程更新当前所在队列信息Level4Queue.add(p); // 进入三级队列// 更新时间 判断是否完成所有进程currentTime += Level3Queue.timeSlice; // 当前时间等于执行前时间加上当前队列时间片System.out.println("当前时间:" + currentTime);if (Process.ifAllCompleted()) { // 如果所有进程完毕则退出循环break;}}} else if (!Level4Queue.isEmpty()) { // 最后执行四级队列Process p = Level4Queue.peek();int timeRemaining = p.serviceTime - p.excutedTime; // 进程剩余时间Process.ifAllCompleted();p.Finished(); // 进程结束 并自动出队processRemaining -= 1; // 进程总数-1currentTime += timeRemaining; // 当前时间等于执行前时间加上当前队列时间片System.out.println("当前时间:" + currentTime);if (Process.ifAllCompleted()) { // 如果所有进程完毕则退出循环break;}}System.out.println(processRemaining);}}
}

LevelQueue.java 等级队列类

package 多级反馈队列算法;public class LevelQueue<T> implements Queue<Process> {protected Node<Process> front, rear;// front 和rear 分别指向队头和队尾节点protected int levelOfQueue; // 队列等级 1,2,3protected int timeSlice; // 队列时间片 1,2,4protected int account = 0; // 队列中排队的进程数public LevelQueue(int levelOfQueue, int timeSlice) { // 构造队列super();this.levelOfQueue = levelOfQueue;this.timeSlice = timeSlice;}@Overridepublic boolean isEmpty() { // 判断队列是否为空 若为空返回true// TODO Auto-generated method stubif (this.front == null && this.rear == null) {System.out.println(this.levelOfQueue + "级队列当前没有进程正在运行");return true;} else {System.out.println(this.levelOfQueue + "级队列当前有" + this.account + "个进程正在运行");return false;}}@Overridepublic boolean add(Process x) // 入队操作{// TODO Auto-generated method stubif (x == null) {return false; // 元素x 入队 空对象不能入队}// 进程到达cpuNode<Process> q = new Node<Process>(x, null); // 局部变量q接收数据内容。if (this.front == null) {this.front = q; // 空队插入account++;} else {this.rear.next = q; // 队列尾插入account++;}this.rear = q; // 尾指针位置更新return true; // 插入成功}@Override // 返回队头操作public Process peek() {// TODO Auto-generated method stub// 只返回队头元素，不进行任何操作，若队列为空则返回null;return this.isEmpty() ? null : this.front.data;}@Overridepublic Process poll() { // 出队操作 返回队头元素，若队列为空返回 null// TODO Auto-generated method stubif (isEmpty()) {return null;}Process x = this.front.data; // 取得队头元素this.front = this.front.next; // 删除队头元素if (this.front == null) {this.rear = null;}account--;return x;}}

Node.java 队列节点类

package 多级反馈队列算法;public class Node<T> // 链式队列节点类
{public Process data; // 数据域 存储数据元素public Node<Process> next; // 地址域，引用后继节点public Node(Process data, Node<Process> next) {super();this.data = data;this.next = next;}public Node() {super();}/** @see java.lang.Object#toString()*/@Overridepublic String toString() {// TODO Auto-generated method stubreturn this.data.toString();}}

Process.java 进程类

package 多级反馈队列算法;public class Process // 进程类
{static int amountOfProcess = 0; // 所有进程总数protected String name; // 进程名protected int arrivalTime; // 进程到达内存的时间protected int serviceTime; // 进程完成需要占用cpu的服务时间protected int excutedTime = 0; // 进程已经执行时间protected LevelQueue<Process> queue = null; // 当前进程所在队列public Process(String name, int arrivalTime, int serviceTime) {super();this.name = name;this.arrivalTime = arrivalTime;this.serviceTime = serviceTime;amountOfProcess += 1;// 每创建一个进程对象，进程总数+1}public void Finished() { // 进程结束// 执行出队操作queue.poll();System.out.println("-------------------");System.out.println("进程：" + this.name + "执行完毕,结束时位于第" + this.queue.levelOfQueue + "队列。");System.out.println(this.toString());amountOfProcess -= 1;// 每完成一个进程对象，进程总数-1}@Overridepublic String toString() {// TODO Auto-generated method stubif (queue != null) {return "进程：" + this.name + ",到达时间:" + this.arrivalTime + ",服务时间" + this.serviceTime + ",进程已经执行时间:"+ this.excutedTime + ",进程当前所在队列" + queue.levelOfQueue + "。";} else {return "进程：" + this.name + ",到达时间:" + this.arrivalTime + ",服务时间" + this.serviceTime;}}public static boolean ifAllCompleted() {if (amountOfProcess == 0) {System.out.println("当前没有进程正在运行");return true;} else {System.out.println("当前有" + amountOfProcess + "个进程等待运行。");return false;}}
}

Queue.java

package 多级反馈队列算法;public interface Queue<T>     //队列接口类
{   public abstract boolean isEmpty();public abstract boolean add(T x);//添加成功返回truepublic abstract T peek();  //返回队头元素，若为空返回nullpublic abstract T poll(); // 出队，并返回队头元素，若为空返回null
}

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