模拟进程的并发执行_利用puthon语言,模拟进程的并发执行的过程。一是体现在单cpu环境下,对cpu的竞争;

三、实验内容
利用C语言或JAVA语言或C++语言（手段不限），模拟进程的并发执行的过程。要求：
一：要体现在单CPU环境下，对CPU的竞争；
二：要体现在无明确调度算法支撑下，进程调度运行的无序性；
三：是要充分体现推进过程的异步性；
四：是要充分体现并发执行进程的微观表现；
五：是要认真学习电子科技大学教师完成的关于CPU竞争的演示性实验。
四、实验原理（理论）
进程是系统进行资源分配和调度的基本单位，在计算机中可以通过调度来实现在一个时间段内并行执行，由于进程在并发执行过程中以不可预知的速度前进，导致不可再现性——异步性。模拟进程的并发执行，通过创建多个进程并赋予不同的优先级在实现对单CPU的竞争，根据图形化界面显示不同进程的执行状况。
五、实验涉及仪器设备和材料清单（或软件）
使用Java语言在eclipse平台进行程序编写，采用了诸多控件。
import java.awt.Container;
import java.awt.Font;
import java.awt.GridLayout;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import javax.swing.BorderFactory;
import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JLabel;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JTextField;
六、实验步骤及代码分析
模拟进程的并发执行，并能够观测到各个进行的执行或者运行状况，并且可以对选定的进程选择执行或者暂停，那么我们就需要一个简易的图形化界面来展示模拟进程的运行过程。为了实现这个目标我们通过一下三个过程从下向上编写。
原子部分——用于显示进程变化的量，类声明为：
class Atom {
public int x;
public Atom(int x) {
this.x=x;
}
public int getAtom() {
return this.x;
}
}
用一个整数型变量作为内容，在JTextField textFiled中进行显示。
中层容器框架部门——包含了label、button、textFiled等多种控件，重写JPanel
class myJP extends JPanel {
private JLabel label;//显示进程状态
JButton button;//操作按钮用于功能切换对进程执行进行操控
JTextField textFiled ;//文本框，显示进程执行内容
public myJP() {//用于初始化控件位置、内容
setLayout(null);
setBorder(BorderFactory.createTitledBorder(“模拟进程”));
textFiled=new JTextField(“指定内容+指定长度(只读状态)”,30);
textFiled.setFont(new Font(“谐体”,Font.BOLD|Font.ITALIC,16));
//设置文本的水平对齐方式
textFiled.setHorizontalAlignment(JTextField.CENTER);
textFiled.setBounds(30, 50, 200, 30);
button=new JButton(“暂停”);
button.setBounds(730, 50, 70, 35);
label=new JLabel(“模拟进程正在执行”);
label.setBounds(10, 10, 200, 50);
/将三种控件都添加到当前轻量级容器中/
add(label);
add(textFiled);
add(button);
setVisible(true);
/对按钮建立一个监听事件，监听按钮的名称是否发生变化来改变进程的执行状态/
button.addActionListener(new ActionListener() {
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent actionEvent) {//问题监听应该针对的是自己的上层
if(button.getText()==“暂停”) {
button.setText(“执行”);
label.setText(“模拟进程已暂停”);
}
else {
button.setText(“暂停”);
label.setText(“模拟进程正在执行”);
}
}
});
}
public void perform(String x)//用于修改文本空显示内容，在下层重写的继承类中将会被调用
{
textFiled.setText(x);
}
}
上层使用类——通过继承Thread类来实现
class myThread extends Thread {
public Atom num;//原子类对象，作为当前进程中的数据
public myJP myjp ;//当前进程的组件框架
public myThread(Atom b,myJP myjp ) {
this.num=b;
this.myjp=myjp;
}
@Override//重写run(),每次数据累加一，并回调myjp的修改函数perform()
public void run() {
if(num.x<100) {
num.x+=1;
myjp.perform(String.valueOf(num.x));
try {
Thread.sleep(30);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
else {
num.x=0;
}
}
}
由于单纯的JPanel无法显示存在，只能在JFrame上显示。
class myJF extends JFrame{
public static Atom atom=new Atom(0);
public static myJP myjp1=new myJP();
public static myJP myjp2=new myJP();
public static myJP myjp3=new myJP();
public myJF() {
super(“模拟程序的并发执行”);
setSize(850,500);
setLocationRelativeTo(null);//把窗口位置设置到屏幕中心
Container container=this.getContentPane();
GridLayout gridLayout=new GridLayout(3,1);
container.setLayout(gridLayout);
container.add(myjp1);
container.add(myjp2);
container.add(myjp3);
setVisible(true);
}
}
现在对于程序的显示框架和功能已经设置完毕，那么最后需要我们解决的问题就是怎么模拟在单CPU情况下进程的一个资源竞争。思路如下：

	int i=0;
	int j=0;
	int[] array=new int[1000];
	for(i=0;i<1000;i++) {
	    j=(int)(Math.random()*10%3);
	    array[i]=j;
	}
1
2
3
4
5
6
7

先随机生成1000个数（每一次都不一样满足进程执行过程中的异步性），在死循环while中对switch case结构中附加每一个进程的执行。
while (true) {
for(i=0;i<1000;i++) {
switch (array[i]) {
case 0:
if(myth1.myjp.button.getText()“暂停”) {
myth1.run();
}
else {
myth1.yield();
}
break;
case 1:
if(myth2.myjp.button.getText()“暂停”) {
myth2.run();
}
else {
myth2.yield();
}
break;
case 2:
if(myth3.myjp.button.getText()==“暂停”) {
myth3.run();
}
else {
myth3.yield();
}
break;
default: break;
}
}
}
七、实验结果及分析
实验结果符合预期。最后附上完整源代码。

package myos;
import java.awt.Container;
import java.awt.Font;
import java.awt.GridLayout;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import javax.swing.BorderFactory;
import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JLabel;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JTextField;

public class myThreadProcess {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		myJF threadFrame=new myJF();
		threadFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);//框架关闭时退出程序
		myThread myth1=new myThread(threadFrame.atom,threadFrame.myjp1);
		myThread myth2=new myThread(threadFrame.atom,threadFrame.myjp2);
		myThread myth3=new myThread(threadFrame.atom,threadFrame.myjp3);
		int i=0;
		int j=0;
		int[] array=new int[1000];
		for(i=0;i<1000;i++) {
		    j=(int)(Math.random()*10%3);
		    array[i]=j;
		}
		/*先随机生成1000个数（每一次都不一样满足进程执行过程中的异步性），在死循环while中对switch case结构中附加每一个进程的执行。*/
		while (true) {
		    for(i=0;i<1000;i++) {
		        switch (array[i]) {
		            case 0:
		                if(myth1.myjp.button.getText()=="暂停") {
		                	myth1.run();
		                }
		                else {
		                	myth1.yield();
		                }
		                break;
		            case 1:
		                if(myth2.myjp.button.getText()=="暂停") {
		                	myth2.run();
		                }
		                else {
		                	myth2.yield();
		                }
		                break;
		            case 2:
		                if(myth3.myjp.button.getText()=="暂停") {
		                	myth3.run();
		                }
		                else {
		                	myth3.yield();
		                }
		                break;
		            default: break;
		        }
		    }
	}

}
	}
class myJF extends JFrame{
	public static Atom atom=new Atom(0);
public static myJP myjp1=new myJP();
public  static myJP myjp2=new myJP();
public static myJP myjp3=new myJP();
	public myJF() {
		super("模拟程序的并发执行");
	setSize(850,500);
	     setLocationRelativeTo(null);//把窗口位置设置到屏幕中心
	     Container container=this.getContentPane();
	        GridLayout gridLayout=new GridLayout(3,1);
	        container.setLayout(gridLayout);
	        container.add(myjp1);
	        container.add(myjp2);
	        container.add(myjp3);
	        setVisible(true);
	}
}
/*中层容器框架部门——包含了label、button、textFiled等多种控件，重写JPanel*/
class myJP extends JPanel {
	private JLabel label;//显示进程状态
	JButton button;//操作按钮用于功能切换对进程执行进行操控
	JTextField textFiled ;//文本框，显示进程执行内容
	public myJP() {//用于初始化控件位置、内容
		   setLayout(null);
	        setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("模拟进程"));
	        textFiled=new JTextField("指定内容+指定长度(只读状态)",30);
	        textFiled.setFont(new Font("谐体",Font.BOLD|Font.ITALIC,16));
	    	//设置文本的水平对齐方式
	        textFiled.setHorizontalAlignment(JTextField.CENTER);
	        textFiled.setBounds(30, 50, 200, 30);
	        button=new JButton("暂停");
	        button.setBounds(730, 50, 70, 35);
	        label=new JLabel("模拟进程正在执行");
	        label.setBounds(10, 10, 200, 50);
		        add(label);
		        add(textFiled);
		        add(button);
		        setVisible(true);
		        /*对按钮建立一个监听事件，监听按钮的名称是否发生变化来改变进程的执行状态*/
	     button.addActionListener(new ActionListener() {
            @Override
            public void actionPerformed(ActionEvent actionEvent) {//问题监听应该针对的是自己的上层
                if(button.getText()=="暂停") {
                    button.setText("执行");
                    label.setText("模拟进程已暂停");
                }
                else {
                	button.setText("暂停");
                	label.setText("模拟进程正在执行");
                }
            }
        });
	}
	public void perform(String x)//用于修改文本空显示内容，在下层重写的继承类中将会被调用
	{
		textFiled.setText(x);
	}
}
	class myThread extends Thread {
		 public Atom num;
		 public myJP myjp ;
		 //public myJP myjp =new myJP();
		    public myThread(Atom b,myJP myjp ) {
		        this.num=b;
		        this.myjp=myjp;
		    }
		    @Override
		    public void run() {
		        if(num.x<100) {
		        	num.x+=1;
		        	myjp.perform(String.valueOf(num.x));
		            try {
		                Thread.sleep(30);
		            } catch (InterruptedException e) {
		                e.printStackTrace();
		            }
		        }
		        else {
		        	num.x=0;
		        }
		    }
	}

/*原子部分——用于显示进程变化的量，类声明为：*/
class Atom {
	public int x;//用一个整数型变量作为内容，在JTextField textFiled中进行显示。
	public Atom(int x) {
	this.x=x;
	}
	public int getAtom() {
		return this.x;
}	
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158