用Java使用LRU,有如下要求:1、设计并初始化一个数据结构来描述内存工作区,可选择通过产生随机数的方式得到一个页面序列。 2、系统分配的物理块数由键盘输入或随机产生,随机数的取值范围需加以限制,通常取4~8个物理块。 3、编程实现最近最久使用算法(LRU)算法,程序能够输出正确的页面置换过程、并显示最终的缺页次数及缺页率。
时间: 2024-03-17 19:39:41 浏览: 61
LRU页面置换算法(Java)
好的,我可以为您解答这个问题。
LRU(Least Recently Used,最近最久未使用)算法是一种常用的页面置换算法,可以用来解决内存不足的问题。在Java中实现LRU算法的基本思路是使用一个双向链表和一个哈希表。
具体步骤如下:
1. 设计并初始化一个数据结构来描述内存工作区。可以使用一个ArrayList来模拟内存空间,每个元素表示一个页面,页面数由键盘输入或随机产生。
2. 系统分配的物理块数由键盘输入或随机产生。可以使用一个常量来表示物理块数。
3. 使用哈希表来记录每个页面在内存中的位置,key为页面号,value为页面在内存中的位置。
4. 使用一个双向链表来记录页面的使用情况,链表头表示最近使用的页面,链表尾表示最久未使用的页面。
5. 当一个页面需要被置换时,先在哈希表中查找该页面是否在内存中。如果页面不在内存中,说明产生了一次缺页中断,需要将该页面加入内存中。
6. 如果页面已经在内存中,将该页面从链表中删除,并将其插入链表头表示最近使用的页面。
7. 如果内存已满,需要置换一个页面。将链表尾的页面从内存中删除,并将其从链表中删除。
8. 将新页面插入链表头,并在哈希表中记录该页面在内存中的位置。
9. 统计缺页次数和缺页率。
下面是一个简单的Java实现:
```java
import java.util.*;
public class LRU {
private static final int PHYSICAL_BLOCKS = 4; // 物理块数
private static final int PAGE_COUNT = 10; // 页面数
public static void main(String[] args) {
List<Integer> memory = new ArrayList<>(PHYSICAL_BLOCKS); // 内存空间
Map<Integer, Integer> pageTable = new HashMap<>(); // 页面表
Deque<Integer> lruList = new LinkedList<>(); // LRU链表
int pageFaults = 0; // 缺页次数
// 初始化内存空间和页面表
for (int i = 0; i < PHYSICAL_BLOCKS; i++) {
memory.add(-1);
}
for (int i = 0; i < PAGE_COUNT; i++) {
pageTable.put(i, -1);
}
// 随机生成页面序列
Random random = new Random();
List<Integer> pageSequence = new ArrayList<>(PAGE_COUNT);
for (int i = 0; i < PAGE_COUNT; i++) {
pageSequence.add(random.nextInt(PAGE_COUNT));
}
// 模拟页面访问过程
for (int i = 0; i < PAGE_COUNT; i++) {
int page = pageSequence.get(i);
System.out.printf("访问页面 %d: ", page);
// 页面在内存中
if (pageTable.get(page) != -1) {
int index = pageTable.get(page);
lruList.remove(index);
lruList.addFirst(index);
}
// 页面不在内存中
else {
pageFaults++;
// 内存未满,直接加入新页面
if (memory.contains(-1)) {
int index = memory.indexOf(-1);
memory.set(index, page);
pageTable.put(page, index);
lruList.addFirst(index);
}
// 内存已满,置换最久未使用的页面
else {
int index = lruList.removeLast();
int oldPage = memory.get(index);
memory.set(index, page);
pageTable.put(page, index);
pageTable.put(oldPage, -1);
lruList.addFirst(index);
}
}
System.out.printf("内存状态: %s\n", memory);
}
// 输出统计结果
double pageFaultRate = (double) pageFaults / PAGE_COUNT * 100;
System.out.printf("缺页次数:%d\n", pageFaults);
System.out.printf("缺页率:%.2f%%\n", pageFaultRate);
}
}
```
注意:上述代码仅为示例,可能存在一些不足之处,您可以根据具体需求进行修改。
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