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

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 pages = new HashMap();
		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 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 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 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 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
//——————————————————————————————————