Java设计一个程序（1）通过随机数产生一个指令序列，共320条指令。指令的地址按下述原则生成： ①50%的指令是顺序执行的； ②50%的指令是均匀分布在前地址部分； ③50%的指令是均匀分布在后地址部分。 具体的实施方法是： ①在 [0，319] 的指令之间随即选取一起点m; ②顺序执行一条指令，即执行地址为m+1的指令； ③在前地址[0，m+1]中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为m′； ④顺序执行一条指令，其地址为 m′+ 1； ⑤在后地址[m′+ 2，319]中随机选取一条指令并执行； ⑥重复上述步骤①-⑤，直到执行320次指令。 （2）将指令序列变换为页地址流 设：①页面大小为1k； ②用户内存容量为4页到32页； ③用户虚存容量为32k。 在用户虚存中，按每k存放10条指令排在虚存地址，即320条指令在虚存中的存放方式为： 第0条-第9条指令为第0页（对应虚存地址为[0，9]）； 第10条-第19条指令为第一页（对应虚存地址为[10，19]）； … … 第310条~第319条指令为第31页（对应虚地址为[310，319]）。 按以上方式，用户指令可组成32页。

这是一道比较复杂的题目，需要进行一定的分析和设计。以下是我的思路和代码实现：

1. 生成指令序列

首先，我们需要定义一个指令类 Instruction，包含指令地址 address 和指令内容 content。然后，按照题目要求，我们可以采用以下方式生成指令序列：

List<Instruction> instructions = new ArrayList<>();
Random random = new Random();
int m = random.nextInt(320); // 随机选取起始地址

for (int i = 0; i < 320; i++) {
    int r = random.nextInt(100); // 随机数，用于判断指令类型
    int address;

    if (r < 50) { // 顺序执行
        address = m + 1;
    } else if (r < 75) { // 前地址部分
        address = random.nextInt(m + 1);
    } else { // 后地址部分
        address = random.nextInt(320 - m - 1) + m + 2;
    }

    Instruction instruction = new Instruction(address, "content");
    instructions.add(instruction);

    m = address; // 更新起始地址
}

2. 变换为页地址流

接下来，我们需要将指令序列变换为页地址流。根据题目要求，页面大小为1k，所以每页可以存放10条指令。用户内存容量为4页到32页，用户虚存容量为32k，可以存放32页指令。

我们可以先定义一个 Memory 类，表示用户内存，其中包含一个页表 pageTable，表示虚拟地址到物理地址的映射关系。然后，按照以下方式将指令序列变换为页地址流：

Memory memory = new Memory(4, 32, 32); // 初始化用户内存

for (int i = 0; i < 320; i++) {
    int pageIndex = i / 10; // 计算页号
    int pageOffset = i % 10; // 计算页内偏移量

    if (!memory.isPageInMemory(pageIndex)) { // 如果该页不在内存中，则进行页面置换
        int pageToReplace = memory.selectPageToReplace(); // 选择要置换的页
        memory.replacePage(pageIndex, pageToReplace); // 将该页调入内存
    }

    Instruction instruction = instructions.get(i);
    int physicalAddress = memory.getPhysicalAddress(pageIndex, pageOffset); // 获取物理地址
    memory.pageTable[pageIndex] = physicalAddress; // 更新页表

    // 执行指令
    System.out.println(instruction.content);
}

3. Memory 类实现

最后，我们需要实现 Memory 类，包含以下方法：

- isPageInMemory(pageIndex)：判断指定页是否在内存中；
- selectPageToReplace()：选择要置换的页；
- replacePage(pageToLoad, pageToReplace)：将指定页调入内存，并将要置换的页替换出去；
- getPhysicalAddress(pageIndex, pageOffset)：根据页号和页内偏移量计算物理地址。

以下是 Memory 类的代码实现：

public class Memory {
    private int pageSize = 10; // 页面大小，每页10条指令
    private int memorySize; // 内存大小，页数
    private int virtualMemorySize; // 虚存大小，KB
    private int[] physicalMemory; // 物理内存
    public int[] pageTable; // 页表，记录虚拟地址到物理地址的映射

    public Memory(int minMemorySize, int maxMemorySize, int virtualMemorySize) {
        this.memorySize = minMemorySize;
        this.virtualMemorySize = virtualMemorySize;
        this.physicalMemory = new int[memorySize * pageSize];
        this.pageTable = new int[virtualMemorySize * 1024 / pageSize];
    }

    public boolean isPageInMemory(int pageIndex) {
        return pageTable[pageIndex] != -1;
    }

    public int selectPageToReplace() {
        int pageToReplace = -1;

        for (int i = 0; i < pageTable.length; i++) {
            if (pageTable[i] != -1) { // 该页在内存中
                boolean used = false;

                for (int j = 0; j < pageSize; j++) {
                    if (physicalMemory[pageTable[i] + j] != -1) { // 该页有指令被使用
                        used = true;
                        break;
                    }
                }

                if (!used) { // 该页没有指令被使用
                    pageToReplace = i;
                    break;
                }
            } else { // 该页不在内存中
                pageToReplace = i;
                break;
            }
        }

        return pageToReplace;
    }

    public void replacePage(int pageToLoad, int pageToReplace) {
        int physicalAddress = pageToReplace * pageSize; // 计算物理地址
        pageTable[pageToLoad] = physicalAddress; // 更新页表

        for (int i = 0; i < pageSize; i++) { // 将该页调入内存
            physicalMemory[physicalAddress + i] = -1; // 先清空该页
        }
    }

    public int getPhysicalAddress(int pageIndex, int pageOffset) {
        int physicalAddress = pageTable[pageIndex] + pageOffset;
        return physicalAddress;
    }
}