先进先出缓存算法(FIFO)--java实现
题目
操作系统中的虚拟内存管理系统可采用先进先出算法的方式缓存。
当请求的内存页不在缓存中。且缓存已满时，应从缓存中删除保存时间最长的页面，
从而为请求页面腾出空间，如果缓存未满，可直接将请求页面添加到缓存中，
给定的页面最多只应在缓存中出现一次。
构造FIFO类的构造方法为countCacheMiss。
该方法输入包括一个整数max_cache_size,和一个页面请求数组page_requests，
要求方法返回缓存未命中数的总数。
思考
可以为每个页面设置一个变量来记录在缓存中的时长，题目又要求页面不重复，
考虑用HashMap的键值对处理，key表示缓存中页面编号，value表示时长。
对于每一个页面请求，先判断是不是存在于缓存，
若存在是则将缓存内所有页面时长+1；
否则，
若缓存<max_cache_size时添加当前请求页面至缓存，
若达到max_cache_size则从缓存中去掉时长最大的那个，再添加当前请求页面至缓存。
代码
import java.util.HashMap;
import java.util.Map.Entry;
public class FIFOCache {
public static int FIFO(int maxize, int[] page_req) {
int count = 0;
HashMap<Integer, Integer> pages = new HashMap<Integer, Integer>();
for (int j = 0; j < page_req.length; j++) {
if (pages.containsKey(Integer.valueOf(page_req[j]))) {
System.out.println(Integer.valueOf(page_req[j]) + "命中缓存!");
// 若pages列表中有当前请求页面，就把列表时间加1；
for (Entry<Integer, Integer> entry : pages.entrySet()) {
Integer value = entry.getValue();
entry.setValue(Integer.valueOf(value.intValue() + 1));
System.out.print(entry.getKey() + " 当前的保存时间：" + entry.getValue() + "\t");
}
System.out.println();
continue;
} else {
System.out.println(Integer.valueOf(page_req[j]) + "未命中缓存!");
// 如果缓存满了，则去除缓存中存在最久的页面
if (pages.size() == maxize) {
int max = 0;
int key = 0;
for (Entry<Integer, Integer> entry1 : pages.entrySet()) {
// 求出缓存中存在最久的页面
if (entry1.getValue().intValue() > max) {
max = entry1.getValue().intValue();
key = entry1.getKey().intValue();
}
}
// 移除页面
pages.remove(key);
System.out.println(key + "被移除！");
}
// 就把当前缓存列表中页面的时间加1；
for (Entry<Integer, Integer> entry : pages.entrySet()) {
Integer value = entry.getValue();
entry.setValue(Integer.valueOf(value.intValue() + 1));
}
// 将新的请求页面加入缓存列表中并将其请求次数设置为0
System.out.println(Integer.valueOf(page_req[j]) + "存入缓存!");
pages.put(Integer.valueOf(page_req[j]), Integer.valueOf(0));
// 统计缺页次数
count++;
System.out.println("当前未命中次数为：" + count);
}
// // 输出当前的缓存信息
System.out.println("当前的缓存信息为：");
for (Entry<Integer, Integer> entry : pages.entrySet()) {
Integer value = entry.getValue();
Integer key = entry.getKey();
System.out.print(key + " 在缓存中，保存时间：" + value + "\t");
}
System.out.println();
}
return count;
}
public static void main(String[] args) {
// test 1
int maxsize = 2;
int[] page_reg1 = { 1, 2, 1, 3, 1, 2 };
int count = FIFO(maxsize, page_reg1);
System.out.println("未命中总数为：" + count);
System.out.println("——————————————————————————————————");
// test 2
maxsize = 3;
int[] page_reg2 = { 7, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2, 1, 2, 0 };
count = FIFO(maxsize, page_reg2);
System.out.println("未命中总数为：" + count);
System.out.println("——————————————————————————————————");
// test 3
maxsize = 2;
int[] page_reg3 = { 2, 3, 1, 3, 2, 1, 4, 3, 2 };
count = FIFO(maxsize, page_reg3);
System.out.println("未命中总数为：" + count);
System.out.println("——————————————————————————————————");
}
}
输出
//1未命中缓存!
//1存入缓存!
//当前未命中次数为：1
//当前的缓存信息为：
//1 在缓存中，保存时间：0
//2未命中缓存!
//2存入缓存!
//当前未命中次数为：2
//当前的缓存信息为：
//1 在缓存中，保存时间：1 2 在缓存中，保存时间：0
//1命中缓存!
//1 当前的保存时间：2 2 当前的保存时间：1
//3未命中缓存!
//1被移除！
//3存入缓存!
//当前未命中次数为：3
//当前的缓存信息为：
//2 在缓存中，保存时间：2 3 在缓存中，保存时间：0
//1未命中缓存!
//2被移除！
//1存入缓存!
//当前未命中次数为：4
//当前的缓存信息为：
//1 在缓存中，保存时间：0 3 在缓存中，保存时间：1
//2未命中缓存!
//3被移除！
//2存入缓存!
//当前未命中次数为：5
//当前的缓存信息为：
//1 在缓存中，保存时间：1 2 在缓存中，保存时间：0
//未命中总数为：5
//——————————————————————————————————
//7未命中缓存!
//7存入缓存!
//当前未命中次数为：1
//当前的缓存信息为：
//7 在缓存中，保存时间：0
//1未命中缓存!
//1存入缓存!
//当前未命中次数为：2
//当前的缓存信息为：
//1 在缓存中，保存时间：0 7 在缓存中，保存时间：1
//2未命中缓存!
//2存入缓存!
//当前未命中次数为：3
//当前的缓存信息为：
//1 在缓存中，保存时间：1 2 在缓存中，保存时间：0 7 在缓存中，保存时间：2
//0未命中缓存!
//7被移除！
//0存入缓存!
//当前未命中次数为：4
//当前的缓存信息为：
//0 在缓存中，保存时间：0 1 在缓存中，保存时间：2 2 在缓存中，保存时间：1
//3未命中缓存!
//1被移除！
//3存入缓存!
//当前未命中次数为：5
//当前的缓存信息为：
//0 在缓存中，保存时间：1 2 在缓存中，保存时间：2 3 在缓存中，保存时间：0
//0命中缓存!
//0 当前的保存时间：2 2 当前的保存时间：3 3 当前的保存时间：1
//4未命中缓存!
//2被移除！
//4存入缓存!
//当前未命中次数为：6
//当前的缓存信息为：
//0 在缓存中，保存时间：3 3 在缓存中，保存时间：2 4 在缓存中，保存时间：0
//2未命中缓存!
//0被移除！
//2存入缓存!
//当前未命中次数为：7
//当前的缓存信息为：
//2 在缓存中，保存时间：0 3 在缓存中，保存时间：3 4 在缓存中，保存时间：1
//3命中缓存!
//2 当前的保存时间：1 3 当前的保存时间：4 4 当前的保存时间：2
//0未命中缓存!
//3被移除！
//0存入缓存!
//当前未命中次数为：8
//当前的缓存信息为：
//0 在缓存中，保存时间：0 2 在缓存中，保存时间：2 4 在缓存中，保存时间：3
//3未命中缓存!
//4被移除！
//3存入缓存!
//当前未命中次数为：9
//当前的缓存信息为：
//0 在缓存中，保存时间：1 2 在缓存中，保存时间：3 3 在缓存中，保存时间：0
//2命中缓存!
//0 当前的保存时间：2 2 当前的保存时间：4 3 当前的保存时间：1
//1未命中缓存!
//2被移除！
//1存入缓存!
//当前未命中次数为：10
//当前的缓存信息为：
//0 在缓存中，保存时间：3 1 在缓存中，保存时间：0 3 在缓存中，保存时间：2
//2未命中缓存!
//0被移除！
//2存入缓存!
//当前未命中次数为：11
//当前的缓存信息为：
//1 在缓存中，保存时间：1 2 在缓存中，保存时间：0 3 在缓存中，保存时间：3
//0未命中缓存!
//3被移除！
//0存入缓存!
//当前未命中次数为：12
//当前的缓存信息为：
//0 在缓存中，保存时间：0 1 在缓存中，保存时间：2 2 在缓存中，保存时间：1
//未命中总数为：12
//——————————————————————————————————
//2未命中缓存!
//2存入缓存!
//当前未命中次数为：1
//当前的缓存信息为：
//2 在缓存中，保存时间：0
//3未命中缓存!
//3存入缓存!
//当前未命中次数为：2
//当前的缓存信息为：
//2 在缓存中，保存时间：1 3 在缓存中，保存时间：0
//1未命中缓存!
//2被移除！
//1存入缓存!
//当前未命中次数为：3
//当前的缓存信息为：
//1 在缓存中，保存时间：0 3 在缓存中，保存时间：1
//3命中缓存!
//1 当前的保存时间：1 3 当前的保存时间：2
//2未命中缓存!
//3被移除！
//2存入缓存!
//当前未命中次数为：4
//当前的缓存信息为：
//1 在缓存中，保存时间：2 2 在缓存中，保存时间：0
//1命中缓存!
//1 当前的保存时间：3 2 当前的保存时间：1
//4未命中缓存!
//1被移除！
//4存入缓存!
//当前未命中次数为：5
//当前的缓存信息为：
//2 在缓存中，保存时间：2 4 在缓存中，保存时间：0
//3未命中缓存!
//2被移除！
//3存入缓存!
//当前未命中次数为：6
//当前的缓存信息为：
//3 在缓存中，保存时间：0 4 在缓存中，保存时间：1
//2未命中缓存!
//4被移除！
//2存入缓存!
//当前未命中次数为：7
//当前的缓存信息为：
//2 在缓存中，保存时间：0 3 在缓存中，保存时间：1
//未命中总数为：7
