如何使用java實現(xiàn)操作系統(tǒng)中的最佳置換Optimal算法

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Swap指令

最佳置換算法是由Belady于1966年提出的一種理論上的算法。其所選擇的被淘汰頁面是以后永不使用的，或許是在最長（未來）時間內不再被訪問的頁面。采用最佳置換算法通常保證獲取最低的缺頁率。但人們目前還無法與之，一個線程在內存的若干個頁面中，哪個頁面是未來最長時間內不再被訪問的，因此該算法是無法實現(xiàn)的，但是可以利用該算法去評價其他算法?，F(xiàn)在就說明如下。

假定系統(tǒng)為某進程分配了三個物理塊，并考慮有以下的頁面號引用串：

7, 0, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2, 1, 2, 0, 1, 7, 0, 1

進程運行時，先將7，0，1三個頁面裝在內存，以后需要訪問頁面2時，將產生缺頁中斷。此時OS將根據最佳算法置換算法將選擇頁面7予以淘汰。這是因為頁面0將作為第五個被訪問的頁面，頁面1為第十四個被訪問的頁面，而頁面7則是要在低18次訪問才需要引入，以此類推。

以下是源代碼實現(xiàn)部分：

package chapter02;public class P175Optimal { //查找數組中是否存在并且未存儲元素的索引 public static int existEmpty(int[] place){  for (int i = 0; i < place.length; i++) {   if(place[i]==-1)    return i;  }  //不為空  return -1; } //查找元素是否在數組中存在 public static boolean paramExist(int[] place,int param){  for (int i = 0; i < place.length; i++) {   if(place[i]==param)    return true;  }  //不為空  return false; } //獲取最大距離值 public static int getMaxIndexOfNeed(int[] place,int[] block,int start){  //最近需求定位  int minBlockIndex = -1;  int minPlaceIndex = -1;  for(int PlaceIndex = 0;PlaceIndex<place.length;PlaceIndex++){   for (int BlockIndex = start + 1; BlockIndex < block.length; BlockIndex++) {    if (block[BlockIndex] == place[PlaceIndex]) {     if (minBlockIndex < BlockIndex) {      minBlockIndex = BlockIndex;      minPlaceIndex = PlaceIndex;     }     break;    }    //這操作是查找獲取最大距離值的時，發(fā)現(xiàn)內存中的元素以后永久不使用的元素時候    if(BlockIndex==block.length-1 && block[BlockIndex]!=place[PlaceIndex]){     return PlaceIndex;    }   }  }  return minPlaceIndex; } public static void main(String[] args) {  int[] block = new int[]{7, 0, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2, 1, 2, 0, 1, 7, 0, 1};  int[] place = new int[]{-1, -1, -1};  for (int index = 0; index < block.length; index++) {   //假設元素存在則不需要進行任何操作   if(paramExist(place,block[index])){    continue;   }else {    int emptyIndex = existEmpty(place);    //當前已經元素滿了    if(emptyIndex==-1){     int maxIndex = getMaxIndexOfNeed(place,block,index);     place[maxIndex] = block[index];     for (int param : place) {      System.out.print(param + " ");    }     System.out.println();    }else{     place[emptyIndex] = block[index];    }   }  } }}

實驗結果：

"C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\bin\java.exe" 2 0 1 2 0 3 2 4 3 2 0 3 2 0 1 7 0 1

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