操作系统--用JavaScript实现银行家算法
2016-06-18 20:55
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银行家算法产生背景
银行家算法（Banker's Algorithm）是一个避免死锁（Deadlock）的著名算法，是由艾兹格·迪杰斯特拉在1965年为T.H.E系统设计的一种避免死锁产生的算法。它以银行借贷系统的分配策略为基础，判断并保证系统的安全运行。在多道程序系统中，虽然借助于多个进程的并发执行来改善系统的利用率，提高系统的吞吐量，但可能发生一种危险—死锁。死锁就是多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵局状态时，如无外力作用，他们将无法再向前进行，如再把信号量作为同步工具时，多个Wait和Signal操作顺序不当，会产生进程死锁。
然而产生死锁的必要条件有互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件和环路等待条件。在预防死锁的几种方法中，都施加了较强的限制条件，在避免死锁的方法中，所施加的条件较弱，有可能获得令人满意的系统性能。在该方法中把系统的状态分为安全状态和不安全状态，只要能使系统都处于安全状态，便可避免死锁。
银行家算法数据结构
假设有n个进程m类资源，则有如下数据结构：可利用资源向量Available。这是一个含有m个 元素的数组，其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目，其初始值是系统中所配置的该类全部可用资源的数目，其数值随该类资源的分配和回收而动态地改变。Available[j]=K，则表示系统中现有Rj
类资源K个。
最大需求矩阵Max。这是一个n*m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求。如果Max[i，j]=K，则表示进程i需要Rj类资源的最大数目为K。
分配矩阵Allocation。这也是一个n*m的矩阵，它定义了系统中每一类资源 当前已分配给每一进程的资源数。如果Allocation[i，j]=K，则表示
进程i当前已分得Rj类资源的数目为K。
需求矩阵Need。这也是一个n*m的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数。如果Need[i,j]=K，则表示进程i还需要Rj类资源K个，方能完成其任务。
上述三个矩阵存在如下关系：Need[i,j]= Max[i，j]- Allocation[i，j]
结构框图
源代码
1.HTML部分
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd"> <html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"> <head> <meta charset="utf-8" /> <link rel="stylesheet" href="css/banker.css" type="text/css"/> <title>BankerAlgorithmSystem</title> </head> <body> <center> <h1>银行家算法</h1> <div id="input"> 请输入进程数：<input type="text" id="t_process" name="t_process"/> <br /> 请输入资源数：<input type="text" id="t_resource" name="t_resource" /> <br /><br /> <br /> <input type="button" id="b_ok" value="确定" name="b_ok" onClick="onClickOK()" /> <br /> </div> <div id="d_display" style="display: none;"> <div class="d_table" id="d_table"></div> <br /><br /> <input type="button" id="b_ok2" value="提交检查" name="b_ok2" onclick="onClickOK2()"/> <input type="button" id="b_ok3" value="请求资源" name="b_ok3" onclick="Banker()" /> <div class="output" id="output"></div> <div class="output" id="outputlist"></div> <div class="output" id="output2"></div> </div> </center> <script src="js/banker.js" type="text/javascript"></script> </body> </html>
2.JavaScript部分
var num_process; //记录进程数
var num_resource;//记录资源数
var max = new Array();//最大资源数
var need = new Array();//资源需求数
var work = new Array();//资源可用数
var work2 = new Array();//用于记录每次进程调用的Work数
var available = new Array();//可利用资源数
var allocation = new Array();//已分配资源
var request = new Array();//请求资源数
var finish = new Array();//是否已完成
var safe = new Array();//安全序列
var fg = false; //更新Available标志
var o = 0;
//动态创建表格（第一个表格）
function CreateTable(){
var tabletext = "";
tabletext = "</br>系统资源的总数依次是：";
for(i=0;i<num_resource;i++)
{
tabletext += " " + available[i] + " ";
}
tabletext += "<p><p/><hr/>";
tabletext += "请输入各个进程的最大需求数(Max)和已分配数(Allocation)</br>";
tabletext += "<table border=1 cellspacing=1 width=80% style='text-align:center;border-collapse:collapse;border-width:thin;border-style:solid;margin:0;'><tr><td>资源</td><td colspan="+num_resource+">Max</td><td colspan="+num_resource+">Allocation</td colspan="+num_resource+"><td colspan="+num_resource+">Need</td colspan="+num_resource+"><td colspan="+num_resource+">Available</td></tr>";
tabletext += "<tr>"+"<td>进程</td>";
for(i=0;i<4;i++)
{
for(j=0;j<num_resource;j++)
{
tabletext += "<td>"+String.fromCharCode((65+j))+"</td>";
}
}
tabletext += "</tr>";
for(i=0;i<num_process;i++)
{
tabletext += "<tr><td>P"+i+"</td>";
for(j=0;j<4;j++)
{
for(x=0;x<num_resource;x++)
{
tabletext += "<td class='numtd'><input type=text id=e"+i+j+x+" class= 'numtext'";
if(j==2||j==3)
{
tabletext += " readonly=\"readonly\" "
}
tabletext += "></td>";
}
}
tabletext += "</tr>";
}
tabletext += "</table>";
document.getElementById("d_table").innerHTML += tabletext;
}
//创建安全表格
function chickSafeTable(){
var tabletext = "";
tabletext = "<table border=1 cellspacing=1 width=80% style='text-align:center;border-collapse:collapse;border-width:thin;border-style:solid;margin:0;'><tr><td>资源</td><td colspan="+num_resource+">Work</td><td colspan="+num_resource+">Need</td colspan="+num_resource+"><td colspan="+num_resource+">Allocation</td colspan="+num_resource+"><td colspan="+num_resource+">Work+Allocation</td colspan="+num_resource+"><td>Finish</td></tr>";
tabletext += "<tr>"+"<td>进程</td>";
for(i=0;i<4;i++)
{
for(j=0;j<num_resource;j++)
{
tabletext += "<td>"+String.fromCharCode((65+j))+"</td>";
}
}
tabletext += "</tr>";
for(i=0;i<num_process;i++)
{
tabletext += "<tr><td>P"+safe[i]+"</td>";
for(j=0;j<5;j++)
{
for(x=0;x<num_resource;x++)
{
if(j==4&&x==0)
{
tabletext += "<td id=t"+i+j+x+" class='outtable'></td>";
break;
}
else
{
tabletext += "<td id=t"+i+j+x+" class='outtable'></td>";
}
}
}
tabletext += "</tr>";
}
tabletext += "</table>";
document.getElementById("output2").innerHTML += tabletext;
updataOfSafeList();
}
//更新安全表格（第二个表格）
function updataOfSafeList(){
//Work
for(i=0;i<num_process;i++)
{
for(j=0;j<num_resource;j++)
{
document.getElementById("t"+i+"0"+j).innerHTML = work2[i][j];
}
}
//Need
for(i=0;i<num_process;i++)
{
for(j=0;j<num_resource;j++)
{
document.getElementById("t"+i+"1"+j).innerHTML = need[parseInt(safe[i])][j];
}
}
//Allocation
for(i=0;i<num_process;i++)
{
for(j=0;j<num_resource;j++)
{
document.getElementById("t"+i+"2"+j).innerHTML = allocation[parseInt(safe[i])][j];
}
}
//Work+Allocation
for(i=0;i<num_process;i++)
{
for(j=0;j<num_resource;j++)
{
document.getElementById("t"+i+"3"+j).innerHTML = work2[i][j]+allocation[safe[i]][j];
}
}
//Finish
for(i=0;i<num_process;i++)
{
document.getElementById("t"+i+"4"+"0").innerHTML = finish[safe[i]];
}
}
//点击第一个按钮
function onClickOK(){
document.getElementById("input").style.display = "none";
num_process = parseInt(document.getElementById("t_process").value);
num_resource = parseInt(document.getElementById("t_resource").value);
ChickNull(num_process,"请输入进程数:");
ChickNull(num_resource,"请输入资源数:");
if(isNaN(num_process&&num_resource))
{
alert("请输入数字！");
return;
}
alert(num_process+"个进程"+num_resource+"个资源");
for(i=0;i<num_resource;i++)
{
available[i] = window.prompt("第"+(i+1)+"个资源总数：");
ChickNull(available[i],"请输入资源总数:");
if(isNaN(available[i]))
{
alert("请输入数字！");
return;
}
}
CreateTable();
document.getElementById("d_display").style.display = "";
}
//点击第二个按钮
function onClickOK2()
{
GetInfo();
ChickSequence();
PrintSequence("outputlist");
}
//获得填充数据
function GetInfo()
{
//获取最大资源数
for(i=0;i<num_process;i++)
{
max[i]=new Array();
for(j=0;j<num_resource;j++)
{
max[i][j]=parseInt(document.getElementById("e"+i+"0"+j).value);
ChickNull(max[i][j],"请输入最大资源数:");
if(isNaN(max[i][j]))
{
alert("请输入数字！");
return;
}
}
}
//获取已分配资源数
for(i=0;i<num_process;i++)
{
allocation[i]=new Array();
for(j=0;j<num_resource;j++)
{
allocation[i][j]=parseInt(document.getElementById("e"+i+"1"+j).value);
ChickNull(allocation[i][j],"请输入已分配资源数:");
if(isNaN(allocation[i][j]))
{
alert("请输入数字！");
return;
}
}
}
}
//得到并填充Need
function GetNeed()
{
//计算各进程对个资源的需求量
for(i = 0; i < num_process; i ++)
{
need[i]=new Array();
for(j = 0; j < num_resource; j ++)
{
need[i][j] = max[i][j] - allocation[i][j];
}
}
//填充Need
for(i=0;i<num_process;i++)
{
for(j=0;j<num_resource;j++)
{
document.getElementById("e"+i+"2"+j).value = need[i][j];
}
}
}
//得到Work
function GetWork()
{
for(j=0;j<num_resource;j++)
{
work[j]=available[j];
}
}
//得到并填充Available
function GetAvailable(fg)
{
//计算Available
if(!fg)
{
for(i=0;i<num_resource;i++)
{
for(j=0;j<num_process;j++)
{
available[i] -= allocation[j][i];
if(available[i]<0)
{
alert("请求失败！无可利用资源");
return false;
}
}
}
}
else
{
if(available[i]<0)
{
alert("请求失败！无可利用资源");
return false;
}
else
{}
}
//填充Available
for(i=0;i<num_resource;i++)
{
document.getElementById("e"+0+"3"+i).value = available[i];
}
return true;
}
//新请求资源
function Banker()
{
fg = true;
var v1 = parseInt(window.prompt("请输入第几个进程请求资源"));
for(i=0;i<num_process;i++)
{
request[i] = new Array();
}
for(j=0;j<num_resource;j++)
{
request[v1-1][j] = window.prompt("进程P"+(v1-1)+"请求资源"+String.fromCharCode((65+j))+"数量：");
ChickNull(request[v1-1][j],"请输入进程所请求资源数:");
if(isNaN(request[v1-1][j]))
{
alert("请输入数字！");
return;
}
}
for(j=0;j<num_resource;j++)
{
if(request[v1-1][j]>need[v1-1][j])
{
alert("请求资源数大于所需最大值，失败！");
return;
}
else if(request[v1-1][j]>available[j])
{
alert("请求资源数大于可利用资源量，请等待！");
return;
}
else
{
available[j] -= request[v1-1][j];
var v2 = parseInt(allocation[v1-1][j]);
var v3 = parseInt(request[v1-1][j]);
allocation[v1-1][j] = v2+v3;
need[v1-1][j] -= request[v1-1][j];
}
}
ChickSequence();
PrintSequence("output2");
}
//获得安全序列
function ChickSequence()
{
GetNeed();
GetAvailable(fg);
GetWork();
//初始化work2
for(i=0;i<(num_process+1);i++)
{
work2[i] = new Array();
}
for(i=0;i<num_resource;i++)
{
work2[0][i] = work[i];
}
//初始化finish
for(i=0;i<num_process;i++)
{
finish[i] = false;
}
o = 0;
//算法核心！！！
while(o < num_process)
{
flag = false;
for(i = 0; i < num_process; i ++)
{
if(finish[i])
continue;
for( j = 0; j < num_resource; j ++)
{
if(need[i][j] > work[j])
break;
}
if(j == num_resource)
{
flag = true;
safe[o] = i;
o++;
finish[i] = true;
for(k = 0; k < num_resource; k ++)
{
work[k] += allocation[i][k];
work2[o][k] = work[k];
}
}
}
if(!flag)
break;
}
}
//输出安全序列
function PrintSequence(id)
{
if(o == num_process)
{
html="<hr/>该资源是安全的;安全序列为:";
for(i=0;i<o;i ++)
{
html+="P"+safe[i];
if(i<o-1)
html+="->";
}
}
else
{
html="<hr/>对不起，该资源状态不安全！";
document.getElementById(id).innerHTML = html;
return;
}
document.getElementById(id).innerHTML = html;
chickSafeTable();
}
//判断输入是否为空
function ChickNull(text,warning)
{
if(text.length==0)
{
alert(warning);
return false;
}
else if (/\s/.test(text))
{
alert("输入不能为空格!");
return false;
}
return true;
}3.css部分
body{
background-image: url(../img/bg2.jpg);
background-size:100%;
background-color:#000000;
font-family:微软雅黑;
font-size: 20px;
color: #FFFFFF;
}
h1{
font-family:微软雅黑;
font-size:50px;
color:#FFFFFF;
}
.numtext{
border: 0px;
width: 90%;
height: 100%;
text-align: center;
background: none;
color: #FFFFFF;
}
.numtd{
}
#input{
margin-top: 0px;
margin-right: auto;
margin-bottom: 0px;
margin-left: auto;
}
#b_ok{
background-color: #87CEEB;
color:#FFFFFF;font-family:微软雅黑;
font-weight: 900;
font-size: 15px;
padding:3px 5px;
border-radius:100% ;
cursor:pointer;
width:100px;
height:100px;
}
#b_ok2,#b_ok3{
background-color: #87CEEB;
color:#FFFFFF;font-family:微软雅黑;
font-weight: 900;
font-size: 15px;
padding:3px 5px;
border-radius:15px ;
cursor:pointer;
width:100px;
height:30px;
}
#t_process,#t_resource{
text-align: center;
background: none;
color: #FFFFFF;
}
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