操作系统课程设计——“生产者消费者”问题的模拟仿真 Java 图形界面动态演示源码+课设报告

一、设计要求 设计一个模拟仿真“生产者-消费者”问题的解决过程及方法的程序。 主要内容是P、V操作过程的设计与实现。生产消费者问题是操作系统设计中经常遇到的问题。多个生产者和消费者线程访问在共享内存中的环形缓冲。生产者生产产品并将它放入环形缓冲，同时消费者从缓冲中取出产品并消费。当缓冲区满时生产者阻塞并且当缓冲区有空时生产者又重新工作。类似的，消费者当缓冲区空时阻塞并且当缓冲区有产品时又重新工作。显然，生产者和消费者需要一种同步机制以协调它们的工作。 二、系统功能 本程序模拟实现了“生产者-消费者”问题的解决过程，用图形界面动态演示了P、V操作过程以及生产者、消费者进程之间的工作流程。 本程序使用的算法是典型的P、V操作使用信号量解决“生产者-消费者”问题。 本程序在界面上使用了Java的swing接口函数，用矩形条表示生产者进程中待生产的产品，并设置了三个分区分别表示生产者进程待生产的产品、公共缓冲池中已生产的产品和消费者进程已消费的产品，以动画的效果动态演示了待生产产品变成消费者进程中已消费产品的过程，以及在这一过程中生产者进程和消费者进程协调工作的过程。在程序运行过程中使用了两个生产者线程和两个消费者线程并发工作，并使用了线程随机休眠的策略，即每个线程在完成一次生产过程或消费过程后随机休眠1至10秒钟。这一策略能保证生产者和消费者之间的运行顺序被打破，从而产生生产产品和消费产品之间的矛盾（即没有产品可消费的情况下消费者试图向公共缓冲池取产品消费、公共缓冲池里的产品已满的情况下生产者试图生产产品放入缓冲池）。因为生产者生产产品和消费者消费产品都是随机的，所以产生的矛盾也是不可预知的，在这种情况下，才能检验所使用的算法是否健壮高效。而本程序正是基于这种思想设计出来的，用来模拟生产者消费者问题的解决过程。 本程序在运行时提供友好的交互界面，且操作简单，在模拟过程中各种情况有相应文字提示，并伴有相应的图像变化，如：当没有产品可消费的情况下消费者试图向公共缓冲池取产品消费，消费者进程阻塞，公共缓冲池随之变成红色，文字提示框内显示warning: it's empty!Consumer is block；当缓冲池已满而生产者试图生产产品并向缓冲池放入产品时，生产者进程阻塞，公共缓冲池里的每一个产品变成黄色，问题提示框显示warning: it's full!Producer is block。整个模拟过程通俗易懂，利于理解，能很好的帮助使用者加强生产者消费者问题的理解。

package frame;

import java.awt.Color;
import java.awt.Graphics;

import javax.swing.JPanel;

public class CenterPanel extends JPanel{
	
	/**
	* @Fields serialVersionUID : 
	*/ 
	private static final long serialVersionUID = 1L;

	public CenterPanel（） {
		this.setBackground（Color.WHITE）;
	}
	
	@Override
	public void paint（Graphics g） {
		super.paint（g）;
		g.setColor（Color.gray）;
		//画出生产者队列中的所有产品（不是线程）
		for（int i=0;iame.proList.size（）;i++） {
			g.fill3DRect（35 i*20+5 200 20 true）;
			g.drawString（Myframe.proList.get（i） 235 i*20+15）;
		}
		
		if（Myframe.isFull（）） {
			//若公共缓冲池已满，将公共缓冲池里的缓冲区变为黄色
			g.setColor（Color.YELLOW）;
		}
		//画出公共缓冲池中所有缓冲区（不是线程）
		for（int i=0;iame.comList.size（）;i++） {
			g.fill3DRect（285 i*20+5 200 20 true）;
			g.drawString（Myframe.comList.get（i） 485 i*20+15）;
		}
		

		//将画笔颜色调回灰色
		g.setColor（Color.gray）;
		// 画出消费者队列中所有已取得的任务（不是线程）
		for （int i = 0; i < Myframe.conList.size（）; i++） {
			g.fill3DRect（535 i * 20 + 5 200 20 true）;
			g.drawString（Myframe.conList.get（i） 735 i*20+15）;
		}
		
		if（Myframe.isEmpty（）） {
			//若公共缓冲池为空
			g.setColor（Color.red）;
			g.fill3DRect（285 5 200 200 true）;
			g.setColor（Color.black）;
			g.drawString（“Empty“ 385 100）;
		}
		
	}
	
	
}

 属性            大小     日期    时间   名称
----------- ---------  ---------- -----  ----
     目录           0  2018-01-16 15:16  操作系统课设\
     目录           0  2018-01-16 15:14  操作系统课设\可执行文件\
     文件       12017  2018-01-16 12:29  操作系统课设\可执行文件\ProducerConsumer.jar
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     目录           0  2018-01-16 15:14  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\
     文件         301  2018-01-14 11:26  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\.classpath
     文件         392  2018-01-14 11:32  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\.project
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     文件         598  2018-01-14 11:26  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\.settings\org.eclipse.jdt.core.prefs
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     目录           0  2018-01-16 15:14  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\bin\frame\
     文件        1488  2018-01-15 22:24  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\bin\frame\CenterPanel.class
     文件        4291  2018-01-16 12:22  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\bin\frame\Myframe.class
     文件         907  2018-01-16 11:13  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\bin\help.txt
     目录           0  2018-01-16 15:14  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\bin\main\
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     文件        1864  2018-01-15 22:37  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\bin\main\MyHelp.class
     文件        2396  2018-01-16 11:20  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\bin\main\ProducerConsumer$Consumer.class
     文件        2448  2018-01-16 11:20  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\bin\main\ProducerConsumer$Producer.class
     文件        2014  2018-01-16 11:20  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\bin\main\ProducerConsumer.class
     文件         934  2018-01-15 22:00  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\bin\main\util.class
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     目录           0  2018-01-16 15:14  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\src\frame\
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     文件        5115  2018-01-16 12:22  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\src\frame\Myframe.java
     文件         907  2018-01-16 11:13  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\src\help.txt
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     文件         671  2018-01-15 22:00  操作系统课设\工程项目（源码）\ProducerConsumer\src\main\util.java
............此处省略1个文件信息