os实验-Java模拟文件管理 os

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内容和数据结构定义
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内容和数据结构定义给出一个磁盘块序列:1、2、3、…、500,初始状态所有块为空的,每块的大小为 2k。选择使用
空闲表、空闲盘区链、位示图三种算法之一来管理空闲块。对于基于块的索引分配执行以下步骤:
(1) 随机生成 2k-10k 的文件 50 个,文件名为 1.txt、 2.txt、 …、50.txt,按照上述算法存储到
模拟磁盘中。
(2) 删除奇数.txt(1.txt、3.txt、…、49.txt)文件
(3) 新创建 5 个文件(A.txt、B.txt、C.txt、D.txt、E.txt),大小为:7k、5k、2k、9k、3.5k,按照与(1)
相同的算法存储到模拟磁盘中。
(4) 给出文件 A.txt、B.txt、C.txt、D.txt、E.txt 的盘块存储状态和所有空闲区块的状态。
File 类定义

public class File { publicString fileName; public double size; //文件大小/KB public int startBlockId; //起始盘块号 public int blockNum; //盘块数public File() {}public File(String fileName, int startBlockId, double size, int blockNum) { this.fileName = fileName; this.size = size; this.startBlockId = startBlockId; this.blockNum = blockNum; }@Override public String toString() { return "name =" + fileName + "size =" + size + "KBstartBlockId =" + startBlockId + "blockNumber =" + blockNum; } }

Region类定义
程序用空闲盘块表算法来管理空闲块, 所以定义空闲区域 Region 类, 表示空闲表中的一项,

public class Region { public int startBlockId; public int size; public Region(int startBlockId, int size) { this.startBlockId = startBlockId; this.size = size; }@Override public String toString() { return "startBlockId=" + startBlockId + "size=" + size; } }

code 根据 fileName 和 size 创建文件,根据 size 求出该文件占用的盘块数 s, 再去遍历空闲表 table, 直
到找出一个空闲表中的表项 size>=s, 如果正好相等, 就表示要恰好占用一个表项, 直接从表中移除,
如果大于要求的空间, 则切分表项, 修改表项的 size 大小. 申请到足够空间后, 创建文件对象 file, 并
加入到 map 集合中. 标示出该文件已存在于文件系统中且唯一.
删除操作, 首先从 map 集合中根据 fileName 移除相应的 file 对象, 再释放占用空间. 此时分三种
情况:

释放的空间与空闲表中某个 Region 范围左邻接, 与该 Region 合并 (Region 表示一块空闲区
域)
释放的空间与空闲表中某个 Region 范围右邻接, 与该 Region 合并
要释放的空间与空闲表中所有表项 Region 不邻接, 直接顺序插入

public class FileOperator {private int size; //磁盘块数 1 to size private List table = new ArrayList<>(); //空闲表 private Map, File> map = new HashMap<>(); //存储文件状态public FileOperator(int size) { this.size = size; table.add(new Region(1, size)); //初始状态, 空闲表只有一项 }/** * 创建文件, 更新空闲表数据 * @param fileName * @param size接收double类型数据, 内部转换成盘块size */ public void create(String fileName, double size) { int s = getBlockNum(size); for (Region r : table) { if (s == r.size) {//占用一个表项 File file = new File(fileName, r.startBlockId, size, s); map.put(fileName, file); table.remove(r); return; } else if (size < r.size) {//切分一个表项 File file = new File(fileName, r.startBlockId, size, s); map.put(fileName, file); r.startBlockId += s; r.size -= s; return; } else { continue; } } //磁盘空间不足 System.out.println("file: " + fileName + " size: " + size + ": OutOfDiskError"); }/** * 删除文件 * case 1, 与前驱合并 * case 2, 与后继合并 * case 3, 插入到相应位置 * @param fileName */ public void delete(String fileName) { File file = map.remove(fileName); if (file != null) { Region r = new Region(file.startBlockId, file.blockNum); insertToTable(r); } }/** * 文件大小size到占用盘块数据的映射, 默认盘块大小2K * @param size * @return */ private int getBlockNum(double size) { int s = (int)Math.ceil(size); if (s%2 == 0) { return s >> 1; } else { return (s >> 1) + 1; } }public void insertToTable(Region re) { //if (re.startBlockId > table.get(table.size() - 1).startBlockId) {//插入末尾 //table.add(re); //return; //} //相邻 for (int i = 0; i < table.size(); i++) {//相邻处理 Region r = table.get(i); if (r.startBlockId == (re.startBlockId + re.size)) { //re的后继是r的前驱, 与后继合并 r.size += re.size; r.startBlockId = re.startBlockId; return; } else if (r.startBlockId + r.startBlockId == re.startBlockId) { //r 的后继是re 的前驱, 与前驱合并 r.size += re.size; return; } else { continue; } } //插入 table.add(re); int sStart = re.startBlockId; int sSize = re.size; int i = table.size() - 2; for (; i >= 0; i--) { if (table.get(i).startBlockId > re.startBlockId) { Region rr = table.get(i); table.get(i + 1).startBlockId = rr.startBlockId; table.get(i + 1).size = rr.size; } else { break; } } table.get(i + 1).startBlockId = sStart; table.get(i + 1).size = sSize; }public void printTable() { System.out.println("空闲区块:"); for (Region r : table) { System.out.println(r.toString()); } }/** * * @param fileName */ public void printAttribute(String fileName) { if (map.containsKey(fileName)) { System.out.println(map.get(fileName)); } } public void printAttribute() { System.out.println("文件存储状态（乱序）： "); Set> files = map.keySet(); for (String file : files) { System.out.println(map.get(file).toString()); } } }

运行截图

public static void main(String[] args) { FileOperator fo = new FileOperator(500); //随机生成50个文件 for (int i = 0; i < 50; i++) { fo.create(i + ".txt", ((int)(((Math.random()*8) + 2)*100)/100.0)); } //删除奇数文件 for (int i = 1; i < 50; i += 2) { fo.delete(i + ".txt"); } //新建文件 fo.create("A.txt", 7); fo.create("B.txt", 5); fo.create("C.txt", 2); fo.create("D.txt", 9); fo.create("E.txt", 3.5); //查询文件状态 System.out.println("ABCDE文件状态： "); fo.printAttribute("A.txt"); fo.printAttribute("B.txt"); fo.printAttribute("C.txt"); fo.printAttribute("D.txt"); fo.printAttribute("E.txt"); System.out.println(); fo.printTable(); fo.printAttribute(); }