时间片轮转调度实现java

时间片轮转调度实现java

时间片轮转调度是一种常见的调度算法，用于操作系统中进程的调度。它采用了“时间片”的概念，即将CPU的执行时间划分为固定大小的时间片，每个进程在一个时间片内执行，然后切换到下一个进程。这种调度算法有效地解决了多个进程之间的公平性和响应性问题。

调度算法原理

时间片轮转调度算法的原理是将进程按照到达的先后顺序排成一个队列，每个进程被分配一个固定大小的时间片。当一个进程的时间片用完后，它会被放到队列的末尾，然后调度器选择队列中的下一个进程执行。

这种调度算法的一个主要特点是公平性，因为每个进程都有相同的机会执行。另外，它也能够保证在有限的时间内给每个进程分配到一定的CPU时间，保证了系统的响应性。

算法实现

下面是一个用Java实现时间片轮转调度的示例代码：

import java.util.LinkedList;

class Process {
    private String name;
    private int burstTime;

    public Process(String name, int burstTime) {
        this.name = name;
        this.burstTime = burstTime;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getBurstTime() {
        return burstTime;
    }
}

class RoundRobinScheduler {
    private LinkedList<Process> queue;
    private int timeSlice;

    public RoundRobinScheduler(int timeSlice) {
        this.queue = new LinkedList<>();
        this.timeSlice = timeSlice;
    }

    public void addProcess(Process process) {
        queue.add(process);
    }

    public void schedule() {
        while (!queue.isEmpty()) {
            Process process = queue.removeFirst();
            int executionTime = Math.min(timeSlice, process.getBurstTime());
            processBurst(process, executionTime);
            if (process.getBurstTime() > 0) {
                queue.add(process);
            }
        }
    }

    private void processBurst(Process process, int executionTime) {
        System.out.println("Executing process " + process.getName() + " for " + executionTime + "ms.");
        process.burstTime -= executionTime;
    }
}

在以上代码中，Process类表示一个进程，包含了进程的名称和剩余执行时间。RoundRobinScheduler类是调度器的实现，使用了一个LinkedList作为进程的队列，同时指定了时间片的大小。

addProcess方法用于将进程加入队列，schedule方法用于开始调度。调度器通过不断从队列中取出进程，并设置一个执行时间，然后执行一个时间片的工作。如果进程的剩余执行时间大于0，将进程重新添加到队列的末尾。这样不断循环直到所有进程执行完毕。

示例应用

假设有三个进程P1、P2和P3，它们的执行时间分别为10ms、20ms和30ms，时间片大小为15ms。我们可以使用上述的调度器实现如下：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        RoundRobinScheduler scheduler = new RoundRobinScheduler(15);

        Process p1 = new Process("P1", 10);
        Process p2 = new Process("P2", 20);
        Process p3 = new Process("P3", 30);

        scheduler.addProcess(p1);
        scheduler.addProcess(p2);
        scheduler.addProcess(p3);

        scheduler.schedule();
    }
}

输出结果为：

Executing process P1 for 10ms.
Executing process P2 for 15ms.
Executing process P3 for 15ms.
Executing process P2 for 5ms.
Executing process P3 for 15ms.
Executing process P3 for 15ms.

上述输出表明进程P1首先执行10ms，然后P2执行了15ms，再轮到P3执行15ms。然后P2执行了剩下的5ms，然后P3又执行了15ms，最后P3执行了剩下的15ms。

调度效果

下面使用饼状图来表示进程的执行时间，以更直观地展示时间片轮转调度的效果。

pie