通过初始化操作建立一个模拟外存空间的虚拟磁盘文件,在该文件中保存目录和文件内容。创建该文件时应创建初始的根目录内容、文件分配表。根目录实为一特殊文件,其开始内容为空,大小为一个块。Java代码实现

时间: 2023-12-06 11:44:18 浏览: 33
以下是一个简单的 Java 代码示例,用于创建一个模拟外存空间的虚拟磁盘文件,并在其中保存目录和文件内容。该代码主要通过文件流来实现文件的读写操作。 ```java import java.io.*; public class VirtualDisk { private static final int BLOCK_SIZE = 1024; // 块大小为 1024 字节 private static final int BLOCK_NUM = 1024; // 总块数为 1024 个 private static final int ROOT_BLOCK_INDEX = 0; // 根目录所在块的索引为 0 private static final int FAT_SIZE = BLOCK_NUM * 4; // 文件分配表的大小为 4 字节 * 总块数 private static final int DIRECTORY_ENTRY_SIZE = 64; // 目录项大小为 64 字节 private RandomAccessFile diskFile; public VirtualDisk(String fileName) throws IOException { diskFile = new RandomAccessFile(fileName, "rw"); // 初始化文件分配表 byte[] fat = new byte[FAT_SIZE]; diskFile.write(fat); // 初始化根目录 byte[] root = new byte[BLOCK_SIZE]; diskFile.write(root); // 将根目录的起始块号写入文件分配表的第一个块中 int rootBlockNumber = ROOT_BLOCK_INDEX; diskFile.seek(rootBlockNumber * 4); diskFile.writeInt(rootBlockNumber); } public void createFile(String path, byte[] content) throws IOException { // 拆分路径 String[] dirs = path.split("/"); // 从根目录开始查找目录 int currentBlockNumber = ROOT_BLOCK_INDEX; for (int i = 1; i < dirs.length - 1; i++) { currentBlockNumber = findDirectoryEntry(currentBlockNumber, dirs[i]); if (currentBlockNumber == -1) { // 目录不存在,创建目录 currentBlockNumber = createDirectoryEntry(currentBlockNumber, dirs[i]); } } // 在最后一个目录中创建文件 createFileEntry(currentBlockNumber, dirs[dirs.length - 1], content); } private int findDirectoryEntry(int directoryBlockNumber, String name) throws IOException { byte[] block = readBlock(directoryBlockNumber); for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i += DIRECTORY_ENTRY_SIZE) { String entryName = new String(block, i, 32).trim(); if (entryName.equals(name)) { // 找到目录项,返回起始块号 return byteArrayToInt(block, i + 32); } } // 目录项不存在,返回 -1 return -1; } private int createDirectoryEntry(int directoryBlockNumber, String name) throws IOException { byte[] block = readBlock(directoryBlockNumber); for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i += DIRECTORY_ENTRY_SIZE) { String entryName = new String(block, i, 32).trim(); if (entryName.length() == 0) { // 找到空闲目录项,创建新目录 int newBlockNumber = allocateBlock(); writeBlock(newBlockNumber, new byte[BLOCK_SIZE]); writeDirectoryEntry(block, i, name, newBlockNumber); return newBlockNumber; } } // 目录已满,无法创建新目录 return -1; } private void createFileEntry(int directoryBlockNumber, String name, byte[] content) throws IOException { byte[] block = readBlock(directoryBlockNumber); for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i += DIRECTORY_ENTRY_SIZE) { String entryName = new String(block, i, 32).trim(); if (entryName.length() == 0) { // 找到空闲目录项,创建新文件 int newBlockNumber = allocateBlocks(content.length); writeBlocks(newBlockNumber, content); writeDirectoryEntry(block, i, name, newBlockNumber); return; } } // 目录已满,无法创建新文件 } private void writeDirectoryEntry(byte[] block, int offset, String name, int startBlockNumber) throws IOException { byte[] nameBytes = name.getBytes(); System.arraycopy(nameBytes, 0, block, offset, nameBytes.length); writeIntToByteArray(startBlockNumber, block, offset + 32); diskFile.seek(getFatOffset(startBlockNumber)); diskFile.writeInt(startBlockNumber); diskFile.seek(getFatOffset(startBlockNumber) + 4); diskFile.writeInt(-1); } private byte[] readBlock(int blockNumber) throws IOException { byte[] block = new byte[BLOCK_SIZE]; diskFile.seek(blockNumber * BLOCK_SIZE); diskFile.read(block); return block; } private void writeBlock(int blockNumber, byte[] block) throws IOException { diskFile.seek(blockNumber * BLOCK_SIZE); diskFile.write(block); } private void writeBlocks(int startBlockNumber, byte[] data) throws IOException { int dataOffset = 0; int blockNumber = startBlockNumber; while (dataOffset < data.length) { byte[] block = new byte[BLOCK_SIZE]; int bytesToWrite = Math.min(BLOCK_SIZE, data.length - dataOffset); System.arraycopy(data, dataOffset, block, 0, bytesToWrite); writeBlock(blockNumber, block); if (dataOffset + BLOCK_SIZE < data.length) { int nextBlockNumber = allocateBlock(); writeIntToByteArray(nextBlockNumber, block, BLOCK_SIZE - 4); diskFile.seek(getFatOffset(blockNumber) + 4); diskFile.writeInt(nextBlockNumber); blockNumber = nextBlockNumber; } else { diskFile.seek(getFatOffset(blockNumber) + 4); diskFile.writeInt(-1); } dataOffset += BLOCK_SIZE; } } private int allocateBlock() throws IOException { byte[] fat = new byte[4]; diskFile.seek(getFatOffset(0)); for (int i = 0; i < BLOCK_NUM; i++) { diskFile.read(fat); if (byteArrayToInt(fat, 0) == 0) { // 找到空闲块 diskFile.seek(getFatOffset(i)); diskFile.writeInt(-1); return i; } } // 没有空闲块了 return -1; } private int allocateBlocks(int size) throws IOException { int numBlocks = (size + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE; int[] blockNumbers = new int[numBlocks]; for (int i = 0; i < numBlocks; i++) { blockNumbers[i] = allocateBlock(); if (blockNumbers[i] == -1) { // 没有足够的空闲块 return -1; } } return blockNumbers[0]; } private int getFatOffset(int blockNumber) { return FAT_SIZE + blockNumber * 8; } private void writeIntToByteArray(int value, byte[] array, int offset) { array[offset] = (byte) (value & 0xff); array[offset + 1] = (byte) ((value >> 8) & 0xff); array[offset + 2] = (byte) ((value >> 16) & 0xff); array[offset + 3] = (byte) ((value >> 24) & 0xff); } private int byteArrayToInt(byte[] array, int offset) { return (array[offset] & 0xff) | ((array[offset + 1] & 0xff) << 8) | ((array[offset + 2] & 0xff) << 16) | ((array[offset + 3] & 0xff) << 24); } public static void main(String[] args) throws IOException { VirtualDisk disk = new VirtualDisk("disk.bin"); disk.createFile("/dir1/dir2/file1", "Hello, world!".getBytes()); disk.createFile("/dir1/file2", "12345".getBytes()); disk.createFile("/file3", "abcdefg".getBytes()); } } ``` 该程序通过创建一个名为 `disk.bin` 的文件来模拟外存空间的虚拟磁盘。在 `main` 方法中,我们创建了三个文件 `/dir1/dir2/file1`、`/dir1/file2` 和 `/file3`,每个文件都包含不同的内容。在创建文件的过程中,程序会自动创建目录和分配块。

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