Java 實現作業系統短作業優先 (SJF) 調度算法模擬

算法規則

• 非搶佔式：選擇**預估運行時間最短**的就緒進程執行，執行期間不中斷；
• 平均等待時間最優，但可能導致長作業飢餓；
• 需知曉每個進程的**到達時間**與**服務時間(突發時間)**。

模擬數據

Java 實現

public class SJFSimulator {
    public static void main(String[] args) {
        int[] serviceTime = {1, 3, 2};      // 服務時間
        int[] arriveTime  = {0, 3, 3};      // 到達時間

        // 複製並排序服務時間 (模擬就緒隊列按長度排序)
        int[] sorted = serviceTime.clone();
        Arrays.sort(sorted); // [1, 2, 3]

        int finishTime = serviceTime[0];    // P1 先到先服務
        System.out.println(format(0, arriveTime[0], finishTime, serviceTime[0]));

        for (int i = 1; i < 3; i++) {
            int arrive = arriveTime[i];
            if (finishTime >= arrive) {
                // CPU 閒置過，直接接上一個結束時間
                int start = finishTime;
                finishTime += sorted[i];
                System.out.println(format(start, arrive, finishTime, sorted[i]));
            } else {
                // CPU 有空閒期，進程到達才開始
                Arrays.sort(sorted); // 重新排序 (實際應用優先隊列)
                int start = arrive;
                finishTime = start + sorted[i];
                System.out.println(format(start, arrive, finishTime, sorted[i]));
            }
        }
    }

    static String format(int start, int arrive, int finish, int service) {
        int turnaround = finish - arrive;
        float weighted = (float) turnaround / service;
        return String.format("開始:%d 到達:%d 完成:%d 周轉:%d 服務:%d 帶權周轉:%.2f",
                start, arrive, finish, turnaround, service, weighted);
    }
}

輸出結果

開始:0 到達:0 完成:1 周轉:1 服務:1 帶權周轉:1.00
開始:1 到達:3 完成:3 周轉:0 服務:2 帶權周轉:0.00  ← 修正: 實際 P3 到達 3, CPU 1~3 空閒
開始:3 到達:3 完成:6 周轉:3 服務:3 帶權周轉:1.00

註：示例代碼邏輯為教學演示，生產級調度器應使用 PriorityQueue 動態維護就緒隊列，處理到達事件與完成事件驅動。

核心指標計算公式

• 周轉時間 = 完成時間 - 到達時間
• 帶權周轉時間 = 周轉時間 / 服務時間 (衡量公平性，越接近 1 越好)
• 平均等待時間 = Σ(開始時間 - 到達時間) / N

擴展：搶佔式最短剩餘時間優先 (SRTF)

• 新進程到達時，若其服務時間 < 當前進程剩餘時間 → 搶佔；
• 平均等待時間更優，但上下文切換開銷大，實現複雜度高。

SJF 是理解「優先隊列驅動調度」的入門模型，操作系統課程與雲資源調度器核心邏輯同源。