使用动态分区分配方式的模拟

1实验目的

（1）了解动态分区分配方式中使用的数据结构和分配算法

（2）加深对动态分区存储管理方式及其实现过程的理解。

2实验内容

（1）分别实现采用首次适应算法和最佳适应算法的动态分区分配过程alloc()和回收过程free()。其中，空闲分区通过空闲分区链来管理：在进行内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间。

（2）假设初始状态下，可用的内存空间为640KB，并有下列的请求序列：

•作业1申请130KB。

•作业2申请60KB。

•作业3申请100KB。

•作业2释放60KB。

•作业4申请200KB。

•作业3释放100KB。

•作业1释放130KB。

•作业5申请140KB。

•作业6申请60KB。

•作业7申请50KB。

•作业6释放60KB。

分别采用首次适应算法和最佳适应算法，对内存块进行分配和回收，要求每次分配和回收后显示出空闲分区链的情况。

3实验结果（给出编写的程序源代码和运行结果的截图）

 这是操作系统实验老师出的一个题目，要求模拟动态分区的内存分配，上面是题目的要求。对于这道题，我自己并没有独立实现，在网上找了源码，终于弄懂了，然后自己写了最佳适应算法，这里我就说一下怎么来解这道题。

1.首先，需要声明占用内存的进程的各个属性。你需要name来表示该进程的名字、startAddress表示进程所占内存的起始地址、length表示进程所占大小、flag表示用于标记该内存是否释放。

2.然后需要分配算法和回收的算法。对于分配，因为存储的方式是链式存储的，对于一个将要分配进来的进程，系统会将第一个适合该进程的内存分出足够的大小分配给该进程，这就是首次适应算法。而我写的最佳适应算法的思路是这样的：每次分配前，就对内存中的所有片空间进行排序，这样每次分配进来的内存都会是最适合的内存空间。

3.有分配就会有回收，回收分为几种情况，需要注意的就是在回收过程中，当相邻的有空闲分区时，需要进行合并

下面是源代码：

进程类Date.class

package memory;

public class Date {
    String name;        //进程名称
    int startAddress;    //起始地址
    int length;            //占用大小长度
    int flag;            //是否已使用
    public Date(String name, int startAddress, int length, int flag) {
        super();
        this.name = name;
        this.startAddress = startAddress;
        this.length = length;
        this.flag = flag;
    }
    public Date() {
        super();
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Date [name=" + name + ", startAddress=" + startAddress
                + ", length=" + length + ", flag=" + flag + "]";
    }
}

Main.class

package memory;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Scanner;

public class Main {
    static ArrayList list = new ArrayList();    //建立一个链表，来表示内存的使用情况
    static Scanner sc = new Scanner(System.in);
    
    //首次适应算法
    static void fenPei(){
        Date date = new Date();
        System.out.println("输入请求分配进程的名称：");
        date.name = sc.next();
        System.out.println("输入分配的内存大小：");
        date.length = sc.nextInt();
        int i;
        for ( i = 0; i < list.size(); i++) {
            if (date.length <= ((Date)list.get(i)).length && ((Date)list.get(i)).flag == 0) {
                //当有适合的内存，且未被使用
                break;
            }
        }
        if (i == list.size()) {
            System.out.println("没有足够的内存进行分配");
        }
        if (((Date)list.get(i)).length - date.length <= 4 && i != list.size() - 1 ) {//当内存比进程所占的内存在4kB以内的话，就不进行分片
            ((Date)list.get(i)).name = date.name;
            ((Date)list.get(i)).flag = 1;
        }else {
            //分片分配内存
            date.flag = 1;
            ((Date)list.get(i)).length -= date.length;
            date.startAddress = ((Date)list.get(i)).startAddress;
            ((Date)list.get(i)).startAddress += date.length;
            list.add(i, date);
        }
    }
    //最佳适应算法
    static void fenPei1(){
        Date date = new Date();
        System.out.println("输入请求分配进程的名称：");
        date.name = sc.next();
        System.out.println("输入分配的内存大小：");
        date.length = sc.nextInt();
        int m, j;
        Date target = new Date();
            for (m = 1; m < list.size()-1; m++){
                j = m;
                target.name = ((Date)list.get(m)).name;
                target.flag = ((Date)list.get(m)).flag;
                target.length = ((Date)list.get(m)).length;
                target.startAddress = ((Date)list.get(m)).startAddress;
                while(j>0 && ((Date)list.get(j-1)).length>target.length){
                    
                    ((Date)list.get(j)).name = ((Date)list.get(j-1)).name;
                    ((Date)list.get(j)).flag = ((Date)list.get(j-1)).flag;
                    ((Date)list.get(j)).length = ((Date)list.get(j-1)).length;
                    ((Date)list.get(j)).startAddress = ((Date)list.get(j-1)).startAddress + ((Date)list.get(j)).length;
                    j--;
                }
                ((Date)list.get(j)).name = target.name;
                ((Date)list.get(j)).length = target.length;
                ((Date)list.get(j)).flag = target.flag;
                ((Date)list.get(j)).startAddress = target.startAddress-((Date)list.get(j+1)).length;
                
            }
            int i;
            for ( i = 0; i < list.size(); i++) {
                if (date.length <= ((Date)list.get(i)).length && ((Date)list.get(i)).flag == 0) {
                    //当有适合的内存，且未被使用
                    break;
                }
            }
            if (i == list.size()) {
                System.out.println("没有足够的内存进行分配");
            }
            if (((Date)list.get(i)).length - date.length <= 4 && i != list.size() - 1 ) {
                ((Date)list.get(i)).name = date.name;
                ((Date)list.get(i)).flag = 1;
            }else {
                //分片分配内存
                date.flag = 1;
                ((Date)list.get(i)).length -= date.length;
                date.startAddress = ((Date)list.get(i)).startAddress;
                ((Date)list.get(i)).startAddress += date.length;
                list.add(i, date);
            }
    }
    //回收部分
    static void huiShou(){
        System.out.println("请输入要回收的进程：");
        String name = sc.next();
        int i;
        for ( i = 0; i < list.size(); i++) {
            if (name.equals(((Date)list.get(i)).name)) {
                break;
            }
        }
        if (i == list.size()) {
            System.out.println("没有找到该进程。");
            return;
        }
        System.out.println("找到的是====>"+ i);
        int hui = ((Date)list.get(i)).length;
        if (i == 0 && ((Date)list.get(i+1)).flag == 0) {        //回收第一个进程，且第二个内存位置空闲，合并这两者
            ((Date)list.get(i)).flag = 0;
            ((Date)list.get(i)).length += ((Date)list.get(i+1)).length;
            ((Date)list.get(i)).name = "";
            list.remove(1);
        }else if (i == 0 && ((Date)list.get(i+1)).flag == 1) {    //回收第一个进程，但第二个内存位置被占用
            ((Date)list.get(i)).name = "";
            ((Date)list.get(i)).flag = 0;
        }else if (((Date)list.get(i-1)).flag == 0 && ((Date)list.get(i+1)).flag == 0) {//回收位置的进程左右两边的内存空间都空闲
            ((Date)list.get(i)).name = "";
            ((Date)list.get(i)).flag = 0;
            ((Date)list.get(i-1)).length += ((Date)list.get(i)).length + ((Date)list.get(i+1)).length; 
            list.remove(i);
            list.remove(i+1);
        }else if (((Date)list.get(i-1)).flag == 0 && ((Date)list.get(i+1)).flag == 1) {//回收位置左边的内存空闲，而右边的内存被占用
            ((Date)list.get(i)).name = "";
            ((Date)list.get(i)).flag = 0;
            ((Date)list.get(i-1)).length += ((Date)list.get(i)).length;
            list.remove(i);
        }else if (((Date)list.get(i-1)).flag == 1 && ((Date)list.get(i+1)).flag == 0) {//回收位置右边的内存空闲，而左边的内存被占用
            ((Date)list.get(i)).name = "";
            ((Date)list.get(i)).flag = 0;
            ((Date)list.get(i)).length += ((Date)list.get(i+1)).length;
            list.remove(i+1);
        }else {//左右两边的内存都被占用
            ((Date)list.get(i)).name = "";
            ((Date)list.get(i)).flag = 0;
        }
        System.out.println("成功回收进程"+i+"的"+hui+"kb的空间");
    }
    
    static void disPlay(){
        System.out.println("=============================================");
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }
        System.out.println("=============================================");
    }
    
    public static void main(String[] args){
        Date date = new Date("", 0, 640, 0);
        list.add(date);
        int choice0;
        int choice1;
        while(true){
            System.out.println("请选择：内存分配方式");
            System.out.println("1.首次适应算法");
            System.out.println("2.最佳适应算法");
            System.out.println("3.退出");
            choice0 = sc.nextInt();
            switch (choice0) {
            case 1:
                while(true){
                System.out.println("请选择：");
                System.out.println("1.分配内存");
                System.out.println("2.回收内存");
                System.out.println("3.查看内存");
                System.out.println("4.退出");
                choice1 = sc.nextInt();
                switch (choice1) {
                case 1:
                    fenPei();
                    break;
                case 2:
                    huiShou();
                    break;
                case 3:
                    disPlay();
                    break;
                case 4:
                    System.exit(0);
                    break;
                default:
                    System.out.println("请正确输入");
                    break;
                }
                }
            case 2:
                while(true){
                    System.out.println("请选择：");
                    System.out.println("1.分配内存");
                    System.out.println("2.回收内存");
                    System.out.println("3.查看内存");
                    System.out.println("4.退出");
                    choice1 = sc.nextInt();
                    switch (choice1) {
                    case 1:
                        fenPei1();
                        break;
                    case 2:
                        huiShou();
                        break;
                    case 3:
                        disPlay();
                        break;
                    case 4:
                        System.exit(0);
                        break;
                    default:
                        System.out.println("请正确输入");
                        break;
                    }
                    }
            case 3:
    
                System.exit(0);
                break;
            default:
                System.out.println("请正确输入：");
            }
        }
        
    }
}