進(jìn)程同步模擬課程設(shè)計(jì)——司機(jī)和售票員問(wèn)題

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　指導(dǎo)教師： 工作單位： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 </p><

2、p>　　題 目: 進(jìn)程同步模擬設(shè)計(jì)——司機(jī)和售票員問(wèn)題 </p><p><b>　　初始條件：</b></p><p>　　1．預(yù)備內(nèi)容：閱讀操作系統(tǒng)的進(jìn)程管理章節(jié)內(nèi)容，對(duì)進(jìn)程的同步和互斥，以及信號(hào)量機(jī)制度有深入的理解。</p><p>　　2．實(shí)踐準(zhǔn)備：掌握一種計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言的使用。</p><p

3、>　　要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書撰寫等具體要求）</p><p>　　1．模擬公共汽車司機(jī)和售票員開關(guān)門及行車操作的同步模型。</p><p>　　2．設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容應(yīng)說(shuō)明：</p><p>　　⑴ 課程設(shè)計(jì)目的與功能；</p><p>　?、?需求分析，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或模塊說(shuō)明(功能與框圖)；</

4、p><p>　?、?源程序的主要部分；</p><p>　?、?測(cè)試用例，運(yùn)行結(jié)果與運(yùn)行情況分析；</p><p>　　⑸ 自我評(píng)價(jià)與總結(jié)：</p><p>　　i）你認(rèn)為你完成的設(shè)計(jì)哪些地方做得比較好或比較出色；</p><p>　　ii）什么地方做得不太好，以后如何改正；</p><p>　　i

5、ii）從本設(shè)計(jì)得到的收獲（在編寫，調(diào)試，執(zhí)行過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)）；</p><p>　　iv）完成本題是否有其他的其他方法（如果有，簡(jiǎn)要說(shuō)明該方法）；</p><p>　　v）對(duì)實(shí)驗(yàn)題的評(píng)價(jià)和改進(jìn)意見，請(qǐng)你推薦設(shè)計(jì)題目。</p><p><b>　　時(shí)間安排：</b></p><p>　　設(shè)計(jì)安排一周：周1、周2：完成程

6、序分析及設(shè)計(jì)。</p><p>　　周2、周3：完成程序調(diào)試及測(cè)試。</p><p>　　周4、周5：驗(yàn)收、撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。</p><p>　?。ㄗ⒁馐马?xiàng)：嚴(yán)禁抄襲，一旦發(fā)現(xiàn)，抄與被抄的一律按0分記）</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p&g

7、t;　　系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)目的與功能</b></p><p>　　1.1課程設(shè)計(jì)目的：</p><p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì)，運(yùn)用信號(hào)量，模擬公共汽車司機(jī)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(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：</p><p

8、>　　設(shè)置信號(hào)量，保證以下四點(diǎn)：</p><p>　　公交運(yùn)行的時(shí)候售票員不能開車門；</p><p>　　公交停下，售票員方可打開車門；</p><p>　　公交車門打開時(shí)，司機(jī)不能開車；</p><p>　　公交車門關(guān)上時(shí)，司機(jī)方能啟動(dòng)公交</p><p>　　需求分析，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或模塊說(shuō)明(功能與框圖)<

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

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

11、t;<p><b>　　方法：</b></p><p>　　public synchronized void open()，表示乘務(wù)員開車門的動(dòng)作</p><p>　　public synchronized void drive()，表示司機(jī)啟動(dòng)車輛的動(dòng)作</p><p>　　Driver類，繼承于Thread類</p>

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

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

14、lt;b>　　open():</b></p><p>　　方法open()具有synchronized關(guān)鍵字，表示該方法在執(zhí)行的過(guò)程中，其他方法不能夠改變?cè)摲椒ㄋ趯?duì)象中所擁有的值，因此保證了時(shí)間的同步性。</p><p>　　While(車還在開){等待，運(yùn)用wait()方法</p><p><b>　　}</b&g

15、t;</p><p><b>　　//車停下了</b></p><p><b>　　乘客上下車</b></p><p><b>　　車門關(guān)上</b></p><p>　　改變信號(hào)量flag為0</p><p>　　告訴司機(jī)車門關(guān)上了，可以啟動(dòng)車輛，運(yùn)用n

16、otify()方法</p><p><b>　　drive():</b></p><p>　　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(guò)程中，其他方法不能夠改變?cè)摲椒ㄋ趯?duì)象中所擁有的值，因此保證了時(shí)間的同步性。</p><p>　　While(車門還沒(méi)關(guān)){等待，運(yùn)用wa

17、it()方法</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//車門關(guān)了</b></p><p><b>　　司機(jī)開車</b></p><p>　　改變信號(hào)量flag為1</p><p>　　車停下，告訴售票員可以開門了，運(yùn)用not

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

29、<p>　　c.drive();</p><p><b>　　try {</b></p><p>　　this.sleep(3000);</p><p>　　} catch (InterruptedException e) {</p><p>　　e.printStackTrace();</p>

30、<p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　Conductor類</p><p>　　cl

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

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

33、t;<p><b>　　c.open();</b></p><p><b>　　try {</b></p><p>　　this.sleep(1000);</p><p>　　} catch (InterruptedException e) {</p><p>　　e.printSta

34、ckTrace();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　測(cè)試用例，運(yùn)行結(jié)果與運(yùn)行情況分

35、析；</p><p><b>　　運(yùn)行結(jié)果</b></p><p>　　通過(guò)數(shù)次重復(fù)性演示，可以看出公交運(yùn)行與公交車門開關(guān)是在同步運(yùn)行的。</p><p><b>　　運(yùn)行情況分析</b></p><p>　　通過(guò)觀察運(yùn)行結(jié)果，無(wú)論兩個(gè)線程誰(shuí)先啟動(dòng)誰(shuí)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(shí)“車開門關(guān)”，那么一定是司機(jī)Driver線程先啟動(dòng)。即：</p><p>　　Conductor c = hx.new Conductor(car);</p><p>　　Driver d = hx.new Driver(car);</p><p>　　Thread tc = new Thread(c);<

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

38、lt;p>　　tc.start();</p><p>　　td.start();</p><p><b>　　(請(qǐng)注意順序)</b></p><p>　　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(yùn)行這一概念！</p><p><b>　　自我評(píng)價(jià)與總結(jié)：</b>

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

40、ve封裝在Bus類中，實(shí)現(xiàn)了線程了互斥與同步進(jìn)行。</p><p>　　通過(guò)繼承Thread類，并將使Driver與Conductor類實(shí)例公共使用一個(gè)Bus類型變量，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)量的共用。</p><p>　　本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表</p><p>　　注：最終成績(jī)以五級(jí)分制記。優(yōu)（90-100分）、良（80-89分）、中（70-79分）、</p>