公交车标准管理系统.doc

燕山大学课程设计阐明书

名称：操作系统OS
题目：公交车上司机与售货员协调工作模仿
班级：07级计算机
开发小组：三剑客
课题负责人：张浩
课题构成员：张浩 李康 张晓玉
姓名 学号 班级 自评成绩
张 浩 07应用2班 A
李 康 07软件3班 B
张晓玉 07软件3班 B

开发日期：1月11日-15日

1概述
计算机操作系统是计算机系统中最不可缺少，最惯用软件，也是核心，最接近于计算机硬件软件。其特点是内容繁多，概念抽象，因而导致理解困难，掌握不易。本软件重要目是通过直观演示，使学生可以感性明白掌握多道程序及其进程同步和互斥程序设计基本办法。
1.1基本功能
运用多线程同步技术模仿公交车系统，实现司机与售票员同步与互斥关系，即开车时不容许开门，开门时不容许开车，实现每个乘客一种线程同步互斥上下车。每站随后生成上下车人数，上下车线程实行，先下后上原则。到终点站后，可以记录本次出车载客人数。
1.2开发筹划
第一步，进行问题分析，拟定需要解决问题；
第二步，进行整体构思与框架设计；
第三步，查阅资料，分析所需要设计程序算法；
第四步，进行各种算法及各个细节编码详细设计；
第五步，进行代码调试，修改程序中错误；
第六步，整顿总结书写报告，进行答辩。
1.3人员分工
张浩：分析构架，核心代码编写；
李康：顾客界面设计，辅助代码编写，调试；
张晓玉：功能测试、书写实验报告。
1.4 开发环境及开发工具

本程序是以在windows XP下用Netbeans和 jdk搭建平台上，以Java作为开发语言进行编写。
使用开发工具:netbeans.
NetBeans 平台直接提供了应用程序常用需求，如菜单、文档管理和设立。“NetBeans”构建应用程序是指，仅提供 NetBeans 平台尚不包括应用程序某些，而不是从头开始编写应用程序。在开发周期结束时，可以将应用程序与 NetBeans 平台捆绑在一起，从而节约了诸多时间和精力，并且构建应用程序稳定可靠。
使用开发语言：java.
Java是一种简朴、面向对象、分布式、解释、键壮、安全、构造中立、可移植、性能很优秀多线程、动态语言。其特点重要有：平台无关性、健壮性、面向对象、安全性、分布式。
1.5使用基本概念和原理

多道程序：顾客所提交作业都先存储在外存中并排成一种队列，成为“后备队列”；然后，由作业调度程序按一定算法由后被队列中选取若干个作业调入内存，使它们共享CPU和系统中各种资源。
进程：进程是进程实体运营过程，是系统进行资源分派和调度一种独立单位。
线程：操作系统用来调度、分派最小单位。
同步和互斥：
临界段：临界段对象通过提供所有线程必要共享对象来控制线程。只有拥有临界段对象线程才可以访问保护资源（进行临界区操作）。在另一种线程可以获取对象访问权。顾客应用程序也许会使用临界对象来制止两个线程同步访问共享资源发文献等。
互斥量：互斥量工作方式和临界段非常相似，其区别在于互斥量不公保护一种进程内资源共享，并且还保护系统中进程之间共享资源。它是通过为互斥量提供一种“互斥量名”来进行进程间资源共享协调。
事件：事件对象用于给线程传递信号，批示线程中特定操作可以开始或结束。除非线程已经收到了这个事件信号，否则它将始终处在挂起状态。当事件对象进入其信号状态时，正在等待该事件线程就可以开始执行。例如，一种应用程序可以通过事件来告知线程它需要数据已经准备好。经常运用事件进行线程之间通信。
信号量：信号量与互斥相似，但是互斥只容许在同一时刻一种线程访问它数据，而信号量容许各种线程在同一时刻访问它数据。WIN32 不懂得哪一种线程拥有信号量，它只保证信号量使用资源计数对的设立。
2需求分析

协调司机和售票员以及乘客在运营与开关门以及上下车时关系，实现同步互斥，避免发生不必要冲突，节约了时间空间资源。本程序显示上下车人数，并显示车上总人数，使车内人数不超过总座位数。最后，运用记录功能，显示本次公交车运营各种参数：车次、总站数、总载客数。
3总体设计

基本技术路线：面向对象；
软件总体构造：分为可视化界面以及后台数据执行；
内部模块关系：司机类与售票员类同步互斥，上车类与下车类同步互斥；
总体流程：停车-开门-下车-上车-关门-开车；
需要创立进程线程：主窗口线程、司机线程、售票员线程、上车乘客线程、下车乘客线程。
流程图如下：

4详细设计

Wait(),notify(),实现进程等待和唤醒。
BusJFrame()创立主窗口，Driver()和Conductor()分别创立司机和售票员线程，PassengerOn()创立上车线程，PassengerOff()创立下称线程。
拟定要设计过程、构件、类、对象、函数和它们参数，要给出详细名称和参数及其解释。
由Driver类调用BusState类stopCar()和runCar()办法，由Conductor类调用BusState类openDoor()和closeDoor()办法，实现同步互斥。
由PassengerOn类调用Seat类takeOn()和hasOn()办法，由PassengerOff类调用Seat类takeOff()和hasOff()办法，实现上下车线程同步和互斥
5编码设计
5.1开发环境设立和建立

一方面安装JDK，如下图：

然后安装Netbeans，并关联JDK:

5.2程序设计过程只需要注意事项

实现同步互斥办法应成对浮现，防止浮现死锁状态；互斥信号应定义清晰，以用于互斥办法实现；线程创立和指针传递清晰明确，用于线程之间交互。
5.3核心构件和插件使用

Netbeans使用与普通编程软件接近，但是它包括了诸多强大插件，运用其中插件咱们可以简朴实现诸多复杂功能，例如在本次实验中恶咱们程序可视化窗口建立就是运用如下组建实现。

5.4重要程序代码设计及注释
BusState类重要源代码：
public class BusState {
public static boolean doorClosed=false;
public static boolean busStopped=true;

//获取输出框指针
private static JTextArea bSay;
public static void getBusSay(JTextArea b)
{
bSay=b;
}//获取输出框指针

public synchronized void stopBus()
{
busStopped=true;
bSay.setText("车已停");
this.notify();
}
public synchronized void runBus() throws InterruptedException
{
while(!doorClosed)
{
this.wait();
busStopped=false;
}
}
public synchronized void closeDoor()
{
doorClosed=true;
bSay.setText("门已关");
this.notify();
}
public synchronized void openDoor() throws InterruptedException
{
while(!busStopped)
{
this.wait();
doorClosed=false;
}
}
}
package ysu;

import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;

Conductor类重要源代码：
public class Conductor extends Thread{

//获取主窗口指针
private static BusJFrame bj;
public static void getBusJFrame(BusJFrame b)
{
bj=b;
}
//获取BusState类指针
private static BusState bState;
public static void getBusState(BusState b)
{
bState=b;
}
//获得一种Driver进程类指针
private static Driver dr;
public static void getDriver(Driver d)
{
dr=d;
}
//用于创立On和Off类
private void createOn()
{
Thread a=new PassengerOn();
a.start();
}
private void createOff()
{
Thread b=new PassengerOff();
b.start();
}
private boolean timeToQuit=false;
private int station=0;
public static boolean finish=false;

public void run()
{
while(!timeToQuit)
{
try {
bState.openDoor();
bj.busSay.setText("门已开");
Thread.sleep(1000);
bj.busSay.setText(null);
bj.conductorSay.setText("请抓紧时间上下车");
Thread.sleep();
bj.conductorSay.setText(null);
bj.busSay.setText("开始上下车");
Thread.sleep();
bj.busSay.setText(null);
Seat.doorAvailable=true;
if(Seat.willOn>(Seat.seatRemain+Seat.willOff))
{
Seat.canOn=Seat.seatRemain+Seat.willOff;
}else
{
Seat.canOn=Seat.willOn;
}
//记录本次出车载客人次数
Seat.totalPassenger=Seat.totalPassenger+Seat.canOn;
//创立上下车乘客进程
for(int i=0;i<Seat.willOff;i++)
{
createOff();
}

for(int i=0;i<Seat.canOn;i++)
{
createOn();
}
if(Seat.canOn==0&&Seat.willOff==0)
{
finish=true;
}else
{
finish=false;//等待上下车完毕
}
while(!finish)
{Thread.sleep(100);
}
if(Seat.canOn<Seat.willOn)
{
bj.busSay.setText("很抱歉\n本车已满\n欢迎乘坐下班客车");
Thread.sleep();
}
Seat.doorAvailable=false;
Seat.hasOn=0;//清零，防止浮现累加
Seat.hasOff=0;
bj.busSay.setText("上下车完毕");
bj.seatRemain.setText(""+Seat.seatRemain);
bj.seatUsed.setText(""+Seat.seatUsed);
station++;
if(station>Seat.totalStation)
{
timeToQuit=true;
Driver.timeToQuit=true;
break;
}
Thread.sleep();
bj.busSay.setText(null);
bj.conductorSay.setText("关门了");
Thread.sleep();
bj.conductorSay.setText(null);
bState.closeDoor();
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException ex) {
Logger.getLogger(Conductor.class.getName()).log(Level.SEVERE，null，ex);
}
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException ex) {
Logger.getLogger(Conductor.class.getName()).log(Level.SEVERE，null，ex);
}

}
bj.conductorSay.setText("终点站到了\n谢谢乘坐本车\n再会");
bj.willOff.setText(""+0);
bj.willOn.setText(""+0);
BusJFrame.sumrizeAvailable=true;
dr.stop();
}
}

/*
* To change this template，choose Tools | Templates
* and open the template in the editor.
*/
package ysu;
import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;
Driver类重要源代码：
public class Driver extends Thread{

//获取主窗口指针
private static BusJFrame bj;
public static void getBusJFrame(BusJFrame b)
{
bj=b;
}
//获取BusState类指针
private static BusState bState;
public static void getBusState(BusState b)
{
bState=b;
}//获取BusState类指针

public static boolean timeToQuit=false;
public void run()
{
while(!timeToQuit)
{
try {
bState.runBus();
Thread.sleep(1000);
bj.driverSay.setText("出发");
bj.nowNextSation.setText("下一站");
bj.nextStation.setText("第"+(++Seat.nextStation)+"站");
int a=(int)(Math.random()*10);//下车人数不能多于车上已有人
if(Seat.seatUsed<a)
{
Seat.willOff=Seat.seatUsed;
}else
{
Seat.willOff=a;
}
//提前创立下一站要下车人数
if(Seat.nextStation==Seat.totalStation)
{
Seat.willOn=0;
Seat.willOff=Seat.seatUsed;
}else
{
Seat.willOn=(int)(Math.random()*10);//生成上车人数
}
bj.willOff.setText(""+Seat.willOff);
bj.willOn.setText(""+Seat.willOn);
bj.busSay.setText(null);
Thread.sleep();
bj.driverSay.setText(null);
bj.busSay.setText("客车行驶中");

Thread.sleep(3000);
bj.busSay.setText(null);
bj.driverSay.setText("到站了");
bj.nowNextSation.setText("本站");
Thread.sleep(1000);
bj.driverSay.setText(null);
bj.busSay.setText("车已停");
Thread.sleep(1000);
bState.stopBus();
Thread.sleep(1000);

} catch (InterruptedException ex) {
Logger.getLogger(Driver.class.getName()).log(Level.SEVERE，null，ex);
}
}
}
}
Seat类重要源代码：
/*
* To change this template，choose Tools | Templates
* and open the template in the editor.
*/
package ysu;
/**
*
* @author Administrator
*/
public class Seat {
public static int totalStation=4;
public static int totalPassenger=0;
public static int totalSeat=30;
public static int stationName=10;
public static int busName=30;
public static int seatTotal=30;
public static int seatRemain=30;
public static int seatUsed=0;
public static int willOff=0;
public static int willOn=0;
public static int canOn=0;
public static int hasOn=0;
public static int hasOff=0;
public static int nextStation=0;
public static boolean doorAvailable=true;
public static void reset()
{
totalStation=12;
totalPassenger=0;
totalSeat=30;
stationName=0;
busName=30;
seatTotal=30;
seatRemain=30;
seatUsed=0;
willOff=0;
willOn=0;
canOn=0;
hasOn=0;
hasOff=0;
nextStation=0;
doorAvailable=true;
}
public synchronized void takeOn() throws InterruptedException
{
while(!doorAvailable||hasOff<willOff)
{
this.wait();
}
doorAvailable=false;
hasOn++;
seatUsed++;
seatRemain--;

}
public synchronized void takeOff() throws InterruptedException
{
while(!doorAvailable)
{
this.wait();
}
doorAvailable=false;
hasOff++;
seatUsed--;
seatRemain++;
}
public synchronized void hasOff()
{
doorAvailable=true;
this.notifyAll();
if(Seat.hasOff==Seat.willOff&&Seat.canOn==0)
{
Conductor.finish=true;
}
}
public synchronized void hasOn()
{
doorAvailable=true;
this.notifyAll();
if(Seat.hasOn==Seat.canOn)
{
Conductor.finish=true;
}
}
}
PassengerOn类重要源代码如下：
/*
* To change this template，choose Tools | Templates
* and open the template in the editor.
*/
package ysu;
import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;
/**
*
* @author Administrator
*/
public class PassengerOn extends Thread{
//获得Seat类指针
private static Seat seat;
public static void getSeat(Seat s)
{
seat=s;
}
//获取主窗口指针
private static BusJFrame bj;
public static void getBusJFrame(BusJFrame b)
{
bj=b;
}
@Override
public void run()
{
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException ex) {
Logger.getLogger(PassengerOn.class.getName()).log(Level.SEVERE，null，ex);
}
try {
seat.takeOn();
} catch (InterruptedException ex) {
Logger.getLogger(PassengerOn.class.getName()).log(Level.SEVERE，null，ex);
}
bj.busSay.append("第"+Seat.hasOn+"人已经上车\n");
bj.seatUsed.setText(""+Seat.seatUsed);
bj.seatRemain.setText(""+Seat.seatRemain);
bj.willOn.setText(""+(Seat.canOn-Seat.hasOn));
bj.willOff.setText(""+(Seat.willOff-Seat.hasOff));
try {
Thread.sleep();
} catch (InterruptedException ex) {
Logger.getLogger(PassengerOn.class.getName()).log(Level.SEVERE，null，ex);
}
seat.hasOn();
}
}
PassengerOff类重要源代码如下：
/*
* To change this template，choose Tools | Templates
* and open the template in the editor.
*/

package ysu;
import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;
/**
*
* @author Administrator
*/
public class PassengerOff extends Thread{
//获得Seat类指针
private static Seat seat;
public static void getSeat(Seat s)
{
seat=s;
}
//获取主窗口指针
private static BusJFrame bj;
public static void getBusJFrame(BusJFrame b)
{
bj=b;
}
@Override
public void run()
{
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException ex) {
Logger.getLogger(PassengerOff.class.getName()).log(Level.SEVERE，null，ex);
}
try {
seat.takeOff();
} catch (InterruptedException ex) {
Logger.getLogger(PassengerOff.class.getName()).log(Level.SEVERE，null，ex);
}
bj.busSay.append("第"+Seat.hasOff+"人已经下车\n");
bj.seatUsed.setText(""+Seat.seatUsed);
bj.seatRemain.setText(""+Seat.seatRemain);
bj.willOn.setText(""+(Seat.canOn-Seat.hasOn));
bj.willOff.setText(""+(Seat.willOff-Seat.hasOff));
try {
Thread.sleep();
} catch (InterruptedException ex) {
Logger.getLogger(PassengerOff.class.getName()).log(Level.SEVERE，null，ex);
}
seat.hasOff();
}
}
5.5解决技术难点、经常出错误
理清司机与售票员之间同步互斥关系和用于实现互斥变量和放法，理清上下车乘客同步互斥关系变量与办法，拟定司机、售票员、上下车乘客同步互斥变量；
浮现错误有：互斥变量使用，设计位置不当，实现同步互斥办法位置不当，最初逻辑构架关系不对，以上错误经认真斟酌、校验，均已解决。
6测试

在已经安装JDK操作系统中双击可执行文献，进入公交车模仿系统，可以依照菜单或者快捷键进行操作。

点击开始，系统中显示客