3实验三银行家算法避免进程死锁

实验三预防进程死锁的银行家算法

一：需求分析

程序设计的任务和目的：设计程序模拟预防进程死锁的银行家算法的工作过程。假设系统中有n个进程P1, … ,Pn，有m类可分配的资源R1, … ,Rm，在T0时刻，进程Pi分配到的j 类资源为Allocationij个，它还需要j类资源Need ij个，系统目前剩余j类资源Workj个，现采用银行家算法进行进程资源分配预防死锁的发生。

通过这次实验，加深对进程死锁的理解，进一步掌握进程资源的分配、死锁的检测和安全序列的生成方法。

(1)输入的形式和输入值的范围；

为免去测试时候需要逐步输入数据的麻烦，输入时采用输入文件流方式将数据放在.txt文件中，第一行为进程个数和资源个数，二者之间用空格隔开。第二行为进程已分配的各资源个数（之间用空格隔开），第三行为进程仍需要的进程个数（之间用空格隔开），第四行为各个资源的可用数。运行程序后按照提示输入请求资源的进程号和请求的各资源数。

(2)输出的形式；

先输出初始状态下的安全序列，后用户输入申请的进程号和资源数后判断，若为安全状态则输出安全序列，若不安全，则输出不安全。

(3)程序所能达到的功能；

可以判断给出的数据是否为安全状态，若安全则输出安全序列，不安全则提示信息。申请资源后可先判断资源是否合理，若合理则预分配，然后判断是否安全，若安全则输出安全序列，不安全则恢复各数据并提示信息。

(4)测试数据，包括正确的输入及其输出结果和含有错误的输入及其输出结果。

详见运行结果截图。

二：概要设计

主程序模块void main()调用银行家算法bool bank()和安全比较算法boolcompare();以及打印输出函数bool bank()；

银行家算法bool bank()调用输出函数bool bank(int* availabled,int n,int m)

主要思路：先对用户提出的请求进行合法性检查，即检查请求是否大于需要的，是否大于可利用的。若请求合法，则进行预分配，对分配后的状态调用安全性算法进行检查。若安全，则分配；若不安全，则拒绝申请，恢复到原来的状态，拒绝申请。

三：详细设计

数据结构按照课本上所给思路编写。

银行家算法步骤

（1）如果Requesti＜or =Need,则转向步骤(2)；否则，认为出错，因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。

（2）如果Request＜or=Available,则转向步骤（3）；否则，表示系统中尚无足够的资源，进程必须等待。

（3）系统试探把要求的资源分配给进程Pi,并修改下面数据结构中的数值：Available=Available-Request[i];

Allocation=Allocation+Request;

Need=Need-Request;

(4)系统执行安全性算法，检查此次资源分配后，系统是否处于安全状态。

安全性算法步骤（安全性算法放在了银行家算法内）

（1）设置两个向量

①工作向量Work。它表示系统可提供进程继续运行所需要的各类资源数目，执行安全算法开始时，Work=Allocation;②布尔向量Finish。它表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成，开始时先做Finish[i]=false，当有足够资源分配给进程时，令Finish[i]=true （2）从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：

①Finish[i]=false②Need

如找到，执行步骤（3）；否则，执行步骤（4）。

（3）当进程P获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分配给它的资源，故应执行：Work=Work+Allocation;

Finish[i]=true;

转向步骤（2）。

（4）如果所有进程的Finish[i]=true,则表示系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。主要代码：读入文件，利用安全性算法进行检测的函数，利用银行家算法进行判定的函数，打印输出的函数（详见源代码）。

主要程序流程图：

银行家算法流程图：

四：调试分析

调试过程中遇到的问题：判断和循环使用不当导致无法得出结果。在上一次资源分配不安全后无法再申请资源，后添加判断和循环后实现可一直按用户请求分配资源。改进：能够每次合理分配后均能输出分配后的各资源数。经验和体会：通过这次实验，加深了对进程死锁的理解，进一步掌握了进程资源的合理分配、死锁的检测和安全序列的生成方法。

五：用户使用说明

1、如下图按照下图格式输入数据第一行为进程个数和资源个数，二者之间用空格隔开。第二行为进程已分配的各资源个数（之间用空格隔开），第三行为进程仍需要的进程个数（之间用空格隔开），第四行为各个资源的可用数。运行程序后按照提示输入请求资源的进程号和请求的各资源数。

2、按提示输入申请资源的进程号，按回车。

3、按提示输入申请的各类资源个数，中间用空格隔开，按回车即可看到结果。

六：测试结果

测试数据：

运行结果截图：

七：附录

源程序：

#include

#include //读文件

#include //读文件

#include //格式化输出结果

using namespace std;

const static int MaxNumber=100;

int Available[MaxNumber]; //最初状态的可分配资源int SAvailable[MaxNumber]; //时时状态的可分配资源int Max[MaxNumber][MaxNumber]; //Max

int Allocation[MaxNumber][MaxNumber]; //Allocation

int Need[MaxNumber][MaxNumber]; //Need

int Request[MaxNumber]; //Request

int SafeOrder[MaxNumber]; //存放安全序列

bool Finished[MaxNumber]; //存放各进程是否完成