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什么是页面置换算法的Java代码?
2023-07-08 15:12:22 深夜i     --     --
页面置换算法 Java代码

页面置换算法是操作系统中经典的问题之一,是处理进程中物理内存不足时,如何在有限的物理内存中有效地选择将哪个页面置换出去的问题。Java作为一门高级编程语言,也可以用来实现页面置换算法。

以下是一个简单的页面置换算法的Java代码:


import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

public class PageReplacement {

  private int frames; // 物理内存帧数

  private List<Integer> pages; // 需要置换的页面序列

  private List<Integer> memory; // 当前内存中的页面序列

  public PageReplacement(int frames, List<Integer> pages) {

    this.frames = frames;

    this.pages = pages;

    this.memory = new ArrayList<>();

  }

  // 先进先出算法

  public int fifo() {

    int faults = 0; // 缺页次数

    for (int i = 0; i < pages.size(); i++) {

      int page = pages.get(i);

      if (!memory.contains(page)) { // 如果内存中没有该页面

        if (memory.size() < frames) { // 如果内存未满

          memory.add(page);

        } else { // 如果内存已满

          memory.remove(0);

          memory.add(page);

        }

        faults++; // 缺页次数加1

      }

    }

    return faults;

  }

  // 最近最少使用算法

  public int lru() {

    int faults = 0; // 缺页次数

    List<Integer> timestamps = new ArrayList<>(); // 页面最近使用时间戳

    for (int i = 0; i < pages.size(); i++) {

      int page = pages.get(i);

      if (!memory.contains(page)) { // 如果内存中没有该页面

        if (memory.size() < frames) { // 如果内存未满

          memory.add(page);

          timestamps.add(i);

        } else { // 如果内存已满

          int oldest = 0;

          for (int j = 1; j < memory.size(); j++) {

            if (timestamps.get(j) < timestamps.get(oldest))

              oldest = j;

            

          }

          memory.remove(oldest);

          timestamps.remove(oldest);

          memory.add(page);

          timestamps.add(i);

        }

        faults++; // 缺页次数加1

      } else { // 如果内存中有该页面

        int index = memory.indexOf(page);

        timestamps.set(index, i); // 更新页面最近使用时间戳

      }

    }

    return faults;

  }

  public static void main(String[] args) {

    int frames = 3;

    List<Integer> pages = new ArrayList<>();

    pages.add(1); pages.add(2); pages.add(3);

    pages.add(4); pages.add(5); pages.add(3);

    pages.add(4); pages.add(1); pages.add(2);

    pages.add(3); pages.add(5); pages.add(2);

    PageReplacement pr = new PageReplacement(frames, pages);

    System.out.println("FIFO算法缺页次数:" + pr.fifo());

    System.out.println("LRU算法缺页次数:" + pr.lru());

  }

}

这个代码实现了两种经典的页面置换算法:先进先出算法(FIFO)和最近最少使用算法(LRU)。算法都接受物理内存帧数和需要置换的页面序列作为输入,并返回缺页次数作为输出。在这个示例中,物理内存帧数为3,需要置换的页面序列如下:


1 2 3 4 5 3 4 1 2 3 5 2

最后,通过调用`main`方法,输出了两种算法的缺页次数。可以看到,FIFO算法和LRU算法的结果略有不同,但都能够有效减少缺页次数,提高系统内存利用率。

  
  

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