進程同步模擬課程設(shè)計——司機和售票員問題

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文檔簡介

1、　　課程設(shè) 計　　課程設(shè)計任務(wù)書　　學(xué)生姓名：專業(yè)班級：計算機科學(xué)與技術(shù) 　　指導(dǎo)教師：工作單位：計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 <

2、p>　　題目: 進程同步模擬設(shè)計——司機和售票員問題 　　初始條件：　　1．預(yù)備內(nèi)容：閱讀操作系統(tǒng)的進程管理章節(jié)內(nèi)容，對進程的同步和互斥，以及信號量機制度有深入的理解。　　2．實踐準(zhǔn)備：掌握一種計算機高級語言的使用。<p

3、>　　要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）　　1．模擬公共汽車司機和售票員開關(guān)門及行車操作的同步模型。　　2．設(shè)計報告內(nèi)容應(yīng)說明：　?、?課程設(shè)計目的與功能；　?、?需求分析，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或模塊說明(功能與框圖)；</

4、p>　?、?源程序的主要部分；　?、?測試用例，運行結(jié)果與運行情況分析；　?、?自我評價與總結(jié)：　　i）你認(rèn)為你完成的設(shè)計哪些地方做得比較好或比較出色；　　ii）什么地方做得不太好，以后如何改正；　　i

5、ii）從本設(shè)計得到的收獲（在編寫，調(diào)試，執(zhí)行過程中的經(jīng)驗和教訓(xùn)）；　　iv）完成本題是否有其他的其他方法（如果有，簡要說明該方法）；　　v）對實驗題的評價和改進意見，請你推薦設(shè)計題目。　　時間安排：　　設(shè)計安排一周：周1、周2：完成程

6、序分析及設(shè)計。　　周2、周3：完成程序調(diào)試及測試。　　周4、周5：驗收、撰寫課程設(shè)計報告。　?。ㄗ⒁馐马棧簢?yán)禁抄襲，一旦發(fā)現(xiàn)，抄與被抄的一律按0分記）　　指導(dǎo)教師簽名：年月日<p&g

7、t;　　系主任（或責(zé)任教師）簽名：年月日　　課程設(shè)計目的與功能　　1.1課程設(shè)計目的：　　通過課程設(shè)計，運用信號量，模擬公共汽車司機和售票員開關(guān)門及行車操作的同步模型。1.2課程設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：<p

8、>　　設(shè)置信號量，保證以下四點：　　公交運行的時候售票員不能開車門；　　公交停下，售票員方可打開車門；　　公交車門打開時，司機不能開車；　　公交車門關(guān)上時，司機方能啟動公交　　需求分析，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或模塊說明(功能與框圖)<

9、;/p>　　2.1 需求分析　　為了保證公交運行的時候車門不能開，應(yīng)該設(shè)置一個表示公交運行的信號量，1表示公交運行在，0表示車已停下；　　為了保證車門打開的時候司機不能啟動公交，所以應(yīng)設(shè)置一個表示車門是否打開的信號量，0表示公交門打開，1表示公交門關(guān)上<p&g

10、t;　　按照以上分析，兩個信號量在同一時刻必定相反，由此得到結(jié)論：設(shè)置一個信號量，1表示車停門開，0表示車開門關(guān)　　2.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　　Bus類　　成員變量：int flag表示公共的信號量，1表示車停門開，0表示車開門關(guān)</p&g

11、t;　　方法：　　public synchronized void open()，表示乘務(wù)員開車門的動作　　public synchronized void drive()，表示司機啟動車輛的動作　　Driver類，繼承于Thread類

12、;　　成員變量：private Bus c，表示該司機所駕駛的公交是c　　方法：public void run()，執(zhí)行Bus c的driver()方法　　Conductor類，繼承于Thread類　　成員變量：private Bus c，表示該司機所駕駛的公交是c&

13、lt;p>　　方法：public void run()，執(zhí)行Bus c的open()方法　　2.3 模塊說明　　Bus模塊　　這里主要介紹Bus模塊中的open()與driver()方法:&

14、lt;b>　　open():　　方法open()具有synchronized關(guān)鍵字，表示該方法在執(zhí)行的過程中，其他方法不能夠改變該方法所在對象中所擁有的值，因此保證了時間的同步性。　　While(車還在開){等待，運用wait()方法　　}</b&g

15、t;　　//車停下了　　乘客上下車　　車門關(guān)上　　改變信號量flag為0　　告訴司機車門關(guān)上了，可以啟動車輛，運用n

16、otify()方法　　drive():　　類似于open()方法，方法drive ()具有synchronized關(guān)鍵字，表示該方法在執(zhí)行的過程中，其他方法不能夠改變該方法所在對象中所擁有的值，因此保證了時間的同步性。　　While(車門還沒關(guān)){等待，運用wa

17、it()方法　　}　　//車門關(guān)了　　司機開車　　改變信號量flag為1　　車停下，告訴售票員可以開門了，運用not

18、ify()方法　　Driver模塊　　設(shè)置count，表示該模擬過程執(zhí)行的次數(shù)，　　run()方法，執(zhí)行私有成員bus的drive()方法，執(zhí)行count次后停止。　　Conductor模塊

19、　類似，Driver類，設(shè)置count，表示該模擬過程執(zhí)行的次數(shù)，　　run()方法，執(zhí)行私有成員bus的open()方法，執(zhí)行count次后停止。　　源程序的主要部分　　Bus類　　class

20、Bus {　　private int flag = 1; // 1 表示車停 ,門開，0表示車開，門關(guān)　　public synchronized void open(){　　while(flag == 0){　　try {</

21、p>　　this.wait();　　} catch (InterruptedException e) {　　e.printStackTrace();　　}　　}<

22、/p>　　System.out.println("opening the door, passengers gets in and out....");　　System.out.println("closing the door...");　　flag = 0;<

23、/b>　　this.notifyAll();　　}　　public synchronized void drive(){　　while(flag == 1){　　try

24、 {　　this.wait();　　} catch (InterruptedException e) {　　e.printStackTrace();　　}

25、　　}　　System.out.println("bus is driving...");　　System.out.println("bus stops...");　　flag = 1;<

26、;p>　　this.notifyAll();　　}　　}　　Driver類　　class Driver extends Thread{

27、;　　private Bus c;　　public Driver(Bus c){　　this.c = c;　　}　　int count = 10;　　@SuppressW

28、arnings("static-access")　　@Override　　public void run() {　　int count = 10;　　while(count-- != 0){

29、　　c.drive();　　try {　　this.sleep(3000);　　} catch (InterruptedException e) {　　e.printStackTrace();

30、　　}　　}　　}　　}　　Conductor類　　cl

31、ass Conductor extends Thread{　　private Bus c;　　public Conductor(Bus c) {　　this.c = c;　　}　　@Suppr

32、essWarnings("static-access")　　@Override　　public void run() {　　int count = 10;　　while(count-- != 0){</p&g

33、t;　　c.open();　　try {　　this.sleep(1000);　　} catch (InterruptedException e) {　　e.printSta

34、ckTrace();　　}　　}　　}　　}　　測試用例，運行結(jié)果與運行情況分

35、析；　　運行結(jié)果　　通過數(shù)次重復(fù)性演示，可以看出公交運行與公交車門開關(guān)是在同步運行的。　　運行情況分析　　通過觀察運行結(jié)果，無論兩個線程誰先啟動誰后啟用，只要初始狀態(tài)設(shè)置的是“車停門開”，那么一

36、定是售票員Conductor線程先執(zhí)行，或者初始狀態(tài)時“車開門關(guān)”，那么一定是司機Driver線程先啟動。即：　　Conductor c = hx.new Conductor(car);　　Driver d = hx.new Driver(car);　　Thread tc = new Thread(c);<

37、;/p>　　Thread td = new Thread(d);　　無論這里是：　　td.start();　　tc.start();　　還是：&

38、lt;p>　　tc.start();　　td.start();　　(請注意順序)　　只要flag的初始值固定，那么程序輸出的結(jié)果也是不變的，這剛好體現(xiàn)了同步運行這一概念！　　自我評價與總結(jié)：

39、　　通過這次課程設(shè)計，我有以下感觸：　　Java的Thread類以及synchronized關(guān)鍵字能夠狠好的處理信號量所引出的一系列問題。　　本程序在不影響功能的前提下，只使用了一個信號量便完成了任務(wù)，不得不說是一個創(chuàng)新之處。　　通過將兩個同步與互斥的操作open與dri

40、ve封裝在Bus類中，實現(xiàn)了線程了互斥與同步進行。　　通過繼承Thread類，并將使Driver與Conductor類實例公共使用一個Bus類型變量，實現(xiàn)了信號量的共用。　　本科生課程設(shè)計成績評定表　　注：最終成績以五級分制記。優(yōu)（90-100分）、良（80-89分）、中（70-79分）、

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