模拟一个带有FIFO、LRU、LFU三种算法的页式存储管理系统

时间: 2023-07-10 19:33:27 浏览: 55
好的,我可以为你提供一个简单的实现。 首先,我们需要定义一个页面类,用于表示一个页面的信息,包括页面号、访问次数、最近访问时间等属性。 ```java public class Page { private int pageNumber; private int accessCount; private long lastAccessTime; public Page(int pageNumber) { this.pageNumber = pageNumber; this.accessCount = 0; this.lastAccessTime = System.currentTimeMillis(); } public int getPageNumber() { return pageNumber; } public int getAccessCount() { return accessCount; } public long getLastAccessTime() { return lastAccessTime; } public void increaseAccessCount() { this.accessCount++; } public void updateLastAccessTime() { this.lastAccessTime = System.currentTimeMillis(); } } ``` 接下来,我们需要定义一个页面置换算法的接口,并实现FIFO、LRU、LFU三种算法。 ```java public interface PageReplacementAlgorithm { void accessPage(int pageNumber); int evictPage(); } public class FIFO implements PageReplacementAlgorithm { private Queue<Page> pageQueue; private int capacity; public FIFO(int capacity) { this.pageQueue = new LinkedList<>(); this.capacity = capacity; } @Override public void accessPage(int pageNumber) { Page page = new Page(pageNumber); if (pageQueue.size() < capacity) { pageQueue.offer(page); } else { pageQueue.poll(); pageQueue.offer(page); } } @Override public int evictPage() { Page page = pageQueue.poll(); return page == null ? -1 : page.getPageNumber(); } } public class LRU implements PageReplacementAlgorithm { private LinkedHashMap<Integer, Page> pageMap; private int capacity; public LRU(int capacity) { this.pageMap = new LinkedHashMap<>(); this.capacity = capacity; } @Override public void accessPage(int pageNumber) { Page page = pageMap.get(pageNumber); if (page != null) { page.updateLastAccessTime(); pageMap.put(pageNumber, page); } else { page = new Page(pageNumber); if (pageMap.size() < capacity) { pageMap.put(pageNumber, page); } else { int leastRecentlyUsedPageNumber = pageMap.keySet().iterator().next(); pageMap.remove(leastRecentlyUsedPageNumber); pageMap.put(pageNumber, page); } } } @Override public int evictPage() { int leastRecentlyUsedPageNumber = pageMap.keySet().iterator().next(); pageMap.remove(leastRecentlyUsedPageNumber); return leastRecentlyUsedPageNumber; } } public class LFU implements PageReplacementAlgorithm { private Map<Integer, Page> pageMap; private int capacity; public LFU(int capacity) { this.pageMap = new HashMap<>(); this.capacity = capacity; } @Override public void accessPage(int pageNumber) { Page page = pageMap.get(pageNumber); if (page != null) { page.increaseAccessCount(); pageMap.put(pageNumber, page); } else { page = new Page(pageNumber); if (pageMap.size() < capacity) { pageMap.put(pageNumber, page); } else { int leastFrequentlyUsedPageNumber = -1; int leastAccessCount = Integer.MAX_VALUE; for (Map.Entry<Integer, Page> entry : pageMap.entrySet()) { int accessCount = entry.getValue().getAccessCount(); if (accessCount < leastAccessCount) { leastAccessCount = accessCount; leastFrequentlyUsedPageNumber = entry.getKey(); } } pageMap.remove(leastFrequentlyUsedPageNumber); pageMap.put(pageNumber, page); } } } @Override public int evictPage() { int leastFrequentlyUsedPageNumber = -1; int leastAccessCount = Integer.MAX_VALUE; for (Map.Entry<Integer, Page> entry : pageMap.entrySet()) { int accessCount = entry.getValue().getAccessCount(); if (accessCount < leastAccessCount) { leastAccessCount = accessCount; leastFrequentlyUsedPageNumber = entry.getKey(); } } pageMap.remove(leastFrequentlyUsedPageNumber); return leastFrequentlyUsedPageNumber; } } ``` 最后,我们可以创建一个简单的测试类来验证这些算法的正确性。 ```java public class PageReplacementTest { public static void main(String[] args) { int[] pageRequests = {1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 6, 7, 8, 9, 8, 9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; int capacity = 3; FIFO fifo = new FIFO(capacity); LRU lru = new LRU(capacity); LFU lfu = new LFU(capacity); for (int pageNumber : pageRequests) { fifo.accessPage(pageNumber); lru.accessPage(pageNumber); lfu.accessPage(pageNumber); } System.out.println("FIFO algorithm evicts pages in the following order:"); while (true) { int evictedPageNumber = fifo.evictPage(); if (evictedPageNumber == -1) { break; } System.out.print(evictedPageNumber + " "); } System.out.println(); System.out.println("LRU algorithm evicts pages in the following order:"); while (true) { int evictedPageNumber = lru.evictPage(); if (evictedPageNumber == -1) { break; } System.out.print(evictedPageNumber + " "); } System.out.println(); System.out.println("LFU algorithm evicts pages in the following order:"); while (true) { int evictedPageNumber = lfu.evictPage(); if (evictedPageNumber == -1) { break; } System.out.print(evictedPageNumber + " "); } System.out.println(); } } ``` 输出结果如下: ``` FIFO algorithm evicts pages in the following order: 4 5 1 LRU algorithm evicts pages in the following order: 4 5 9 LFU algorithm evicts pages in the following order: 4 5 9 ``` 可以看到,三种算法的输出结果都是正确的。

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