java 模拟分页式存储管理，用位示图管理内存与置换空间的分配与回收，要求体现FIFO和LRU算法思想

实现分页式存储管理的基本思路是将物理内存划分为固定大小的页框，每个进程拥有一定数量的页面，每个页面存放进程中的一段程序或数据。当进程需要访问某个页面时，操作系统会将该页面所在的页框调入物理内存中，并将原先的页面调出到磁盘中，以实现内存空间的管理。

为了管理内存中的页框，通常使用位示图来表示每个页框的使用情况。位示图是一个二进制数组，每个元素表示一个页框是否被使用，为1表示已经被使用，为0表示空闲。

FIFO算法的思想是按照页面进入内存的先后顺序进行置换。当内存中的页面已满时，选择最早进入内存的页面进行置换。为了实现FIFO算法，可以使用一个队列来记录页面进入内存的顺序。每次页面被访问时，将其加入队列尾部，当内存已满时，选择队列头部的页面进行置换。

LRU算法的思想是选择最近最少使用的页面进行置换。为了实现LRU算法，可以使用一个链表来记录页面的使用情况。每次页面被访问时，将其从链表中删除并插入到链表尾部。当内存已满时，选择链表头部的页面进行置换。

下面是一个java程序示例，实现了分页式存储管理，并体现了FIFO和LRU算法的思想：

public class PageReplacement {
    private int[] memory; // 物理内存
    private int[] pageTable; // 页面表
    private byte[] bitMap; // 位示图
    private Queue<Integer> fifoQueue; // FIFO队列
    private LinkedList<Integer> lruList; // LRU链表
    private int pageSize; // 页面大小
    private int pageFrameNum; // 页面帧数
    private int pageTableSize; // 页面表大小
    private int missCount; // 缺页次数

    public PageReplacement(int pageSize, int pageFrameNum) {
        this.pageSize = pageSize;
        this.pageFrameNum = pageFrameNum;
        this.pageTableSize = 1 << (32 - Integer.numberOfLeadingZeros(pageSize * pageFrameNum - 1));
        this.memory = new int[pageSize * pageFrameNum];
        this.pageTable = new int[pageTableSize];
        this.bitMap = new byte[pageFrameNum / 8];
        this.fifoQueue = new LinkedList<>();
        this.lruList = new LinkedList<>();
        this.missCount = 0;
    }

    public void accessPage(int pageNum) {
        int pageFrame = pageTable[pageNum];
        if (pageFrame == 0) { // 页面不在内存中
            missCount++;
            pageFrame = findFreePageFrame();
            if (pageFrame == -1) { // 内存已满，需要进行页面置换
                pageFrame = replacePageFrame();
            }
            loadPage(pageNum, pageFrame);
        }
        updatePageTable(pageNum, pageFrame);
    }

    private int findFreePageFrame() {
        for (int i = 0; i < pageFrameNum; i++) {
            if ((bitMap[i / 8] & (1 << (i % 8))) == 0) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    private int replacePageFrame() {
        int pageFrame;
        if (!fifoQueue.isEmpty()) { // 使用FIFO算法进行页面置换
            pageFrame = fifoQueue.remove();
        } else { // 使用LRU算法进行页面置换
            pageFrame = lruList.removeFirst();
        }
        unloadPage(pageFrame);
        return pageFrame;
    }

    private void loadPage(int pageNum, int pageFrame) {
        pageTable[pageNum] = pageFrame;
        bitMap[pageFrame / 8] |= (1 << (pageFrame % 8));
        fifoQueue.add(pageFrame);
        lruList.add(pageFrame);
        System.arraycopy(/* 从磁盘中读取页面内容 */);
    }

    private void unloadPage(int pageFrame) {
        int pageNum = findPageNum(pageFrame);
        pageTable[pageNum] = 0;
        bitMap[pageFrame / 8] &= ~(1 << (pageFrame % 8));
        fifoQueue.remove(pageFrame);
        lruList.remove(pageFrame);
        System.arraycopy(/* 将页面内容写回磁盘 */);
    }

    private void updatePageTable(int pageNum, int pageFrame) {
        pageTable[pageNum] = pageFrame;
        lruList.remove(pageFrame);
        lruList.add(pageFrame);
    }

    private int findPageNum(int pageFrame) {
        for (int i = 0; i < pageTableSize; i++) {
            if (pageTable[i] == pageFrame) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    public int getMissCount() {
        return missCount;
    }
}

在上述程序中，accessPage方法用于访问某个页面，如果该页面不在内存中，则进行缺页处理。findFreePageFrame方法用于查找空闲的页面帧，replacePageFrame方法用于选择页面进行置换，loadPage方法用于将某个页面调入内存，unloadPage方法用于将某个页面调出内存，updatePageTable方法用于更新页面表和LRU链表，findPageNum方法用于查找某个页面所在的页面表项。程序中实现了FIFO和LRU算法的思想，当内存已满时，使用FIFO队列或LRU链表选择页面进行置换。程序中的具体实现可能需要根据具体情况进行修改。