操作系统第六次 内存分配与回收模拟
操作系统课程实验报告
姓名学号系计算机
任课教师指导教师评阅教师
实验地点丽泽楼C304-2 丽泽楼C304-1 (请勾选实际实验地点) 实验时间
实验课表现出勤和个人表现Q1(15+15（组
长评分）=30分)
得分：
实验
总分
(Q1+Q2+Q3
+Q4) 实验完成情况Q2(45分(组长评
分,教师根据实际情况微调))
得分：
实验编号与实验名称：
第六次实验内存分配与回收模拟
实验目的：
通过使用位图跟踪内存使用情况，模拟和评价不同的内存分配算法；熟悉内存分配和回收。
实验内容及要求（详见实验讲义与实验指导书）：
1）要求用你熟悉的程序设计语言编写和调试一个内存分配和回收模拟程序；要求在主函数中测试。
2）实验报告中必须包括：设计思想、数据定义（包括详细说明）、处理流程（详细算法描述和算法流程图）、源代码、运行结果、体会等部分。
3）必须模拟该4种内存分配算法：first fit，next fit，best fit和worst fit中的至少2种。
4）需显示出每次分配和回收后的空闲分区链的情况来以及内存占用情况图，并统计各种算法产生的碎片空闲区（小于3个单元（unit）的空闲区）数。
5）计算2个性能参数：碎片数、平均搜索空闲区次数
实验内容及关键步骤（流程图）
First fit next fit
实验内容及关键步骤（代码）Q3（15分）
(1)First fit 代码运行结果#include
struct not_empty//已分配分区表
{
char process_id;//作业标志符，此处采用-255的整数
int address_of_start;//起始地址
int size_of_notempty;//作业请求的内存单元数
int delete_or_not; //进程是否被创建，是否
} Not_Empty[20];
void printnow(char ram[]){//输出内存分配情况
int i;
for(i=1;i<=128;i++)
{
printf("%c",ram[i]);
if(i%11==0)
printf("\n");
}
printf("\n");
}
void printfree(char ram[]){//输出内存空闲区和内存空闲碎片
int i,flag=0,can_not_use=0;
printf("空闲区间为：\n");
for(i=1;i<=128;i++){
if(flag==0)
if(ram[i]=='o')
{flag=i;printf("%d ",flag-1);}
}
else
{
if(ram[i]=='x'||i==128||(ram[i]>='0'&&ram[i]<='9')){
printf("%d\n",i-1);
if(i-1-flag<3)
can_not_use++;
flag=0;}
}
}printf("内存空闲碎片数为：%d\n",can_not_use);
}
int main(){
int time=0;
char ram[129],id,del;
int flag=0,i,j,cos,size,what;
int used_total=0;
int cancreat_ornot=0;
for(i=0;i<20;i++)
Not_Empty[i].delete_or_not=1;
for(i=1;i<=128;i++){
ram[i]='o';
}
printf("1,分配；2，回收；\n3,内存占用情况图；4，退出；\n");
while(scanf("%d",&what)&&what!=4){
if(what==1){
ave[time]=0;
printf("请输入进程id(0~255),占用空间大小(0~10)\n");
getchar();
scanf("%c %d",&id,&cos);//输入进程id和所需空间
if(Not_Empty[id-48].delete_or_not==0)//判断进程是否已经被创建
{
printf("进程已存在！\n");
}
else {
for(i=1;i<=128;i++){
if(flag==0)
{
if(ram[i]=='o')//判断该内存单元是否为空，是则标记第一个空的内存单元位置，已知连续的空闲单元为
{flag=i;size=1; }
}
if(size==cos){//如果连续的内存单元等于进程所需内存大小，则记录相应信息
Not_Empty[id-48].process_id=id;
Not_Empty[id-48].address_of_start=flag;
Not_Empty[id-48].size_of_notempty=cos;
Not_Empty[id-48].delete_or_not=0;
ram[flag]=id;
cancreat_ornot=1;//标记进程分配内存成功
for(j=flag+1;j ram[j]='x';//把已分配的内存标记为x break; } if(ram[i]=='o') size++; else flag=0; } } if(cancreat_ornot==0) printf("没有足够的内存空间！！\n"); else cancreat_ornot=0; flag=0; printnow(ram); printfree(ram); } } else if(what==2) { printf("请输入要删除的进程号\n"); getchar(); scanf("%c",&del); // for(i=0;i if(Not_Empty[del-48].process_id==del) if(Not_Empty[del-48].delete_or_not==0)//确认进程是否已销毁过 {for(j=Not_Empty[del-48].address_of_start;j ram[j]='o'; printnow(ram); printfree(ram); Not_Empty[del-48].delete_or_not=1;}//标记已经销毁 else printf("进程不存在或已销毁！\n"); } if(what==3) printnow(ram); printf("1,分配；2，回收；\n3,内存占用情况图；4，退出；\n"); } } （2）next fit代码运行结果 #include struct not_empty//已分配分区表 { char process_id;//作业标志符，此处采用-255的整数 int address_of_start;//起始地址 int size_of_notempty;//作业请求的内存单元数 int delete_or_not; //进程是否被创建，是否 } Not_Empty[20]; void printnow(char ram[]){//输出内存分配情况 int i; for(i=1;i<=128;i++) { printf("%c",ram[i]); if(i%11==0) printf("\n"); } printf("\n"); } void printfree(char ram[]){//输出内存空闲区和内存空闲碎片 int i,flag=0,can_not_use=0; printf("空闲区间为：\n"); for(i=1;i<=128;i++){ if(flag==0) { if(ram[i]=='o') {flag=i;printf("%d ",flag-1);} } else { if(ram[i]=='x'||i==128||(ram[i]>='0'&&ram[i]<='9')){ printf("%d\n",i-1); if(i-1-flag<3) can_not_use++; flag=0;} } }printf("内存空闲碎片数为：%d\n",can_not_use); } int main(){ char ram[129],id,del; int flag=0,i,j,cos,size,what; int next=1; int cancreat_ornot=0; for(i=0;i<20;i++) Not_Empty[i].delete_or_not=1; for(i=1;i<=128;i++){ ram[i]='o'; } printf("1,分配；2，回收；\n3,内存占用情况图；4，退出；\n"); while(scanf("%d",&what)&&what!=4){ if(what==1){ printf("输入进程的id(0~255)和它占用空间的大小(0~10)\n"); getchar(); scanf("%c %d",&id,&cos);//输入进程id和所需空间 if(Not_Empty[id-48].delete_or_not==0)//判断进程是否已经被创建 { printf("进程已存在！\n"); } else { for(i=next;i<=128;i++){ if(flag==0) { if(ram[i]=='o')//判断该内存单元是否为空，是则标记第一个空的内存单元位置，已知连续的空闲单元为 {flag=i;size=1;} } else{ if(size==cos){//如果连续的内存单元等于进程所需内存大小，则记录相应信息 // printf("id:%d\n",id-48); Not_Empty[id-48].process_id=id; Not_Empty[id-48].address_of_start=flag; Not_Empty[id-48].size_of_notempty=cos; Not_Empty[id-48].delete_or_not=0; ram[flag]=id; cancreat_ornot=1;//标记进程分配内存成功 //used_total++; for(j=flag+1;j ram[j]='x';//把已分配的内存标记为x next=flag+size; break; } if(ram[i]=='o') size++; else flag=0; } } if(i==129){ for(i=1;i if(flag==0) { if(ram[i]=='o') {flag=i;size=1;} } else{ if(size==cos){ // printf("id:%d\n",id-48); Not_Empty[id-48].process_id=id; Not_Empty[id-48].address_of_start=flag; Not_Empty[id-48].size_of_notempty=cos; Not_Empty[id-48].delete_or_not=0; ram[flag]=id; cancreat_ornot=1; //used_total++; for(j=flag+1;j ram[j]='x'; next=flag+size; flag=0; break; } if(ram[i]=='o') size++; else flag=0; } } flag=0; if(cancreat_ornot==0) printf("没有足够的内存空间！\n"); else cancreat_ornot=0; printnow(ram); printfree(ram); } } else if(what==2) { printf("请输入要删除的进程号\n"); getchar(); scanf("%c",&del); if(Not_Empty[del-48].process_id==del) if(Not_Empty[del-48].delete_or_not==0)//确认进程是否已销毁过 {for(j=Not_Empty[del-48].address_of_start;j ram[j]='o'; printnow(ram); printfree(ram); Not_Empty[del-48].delete_or_not=1;}//标记已经销毁 else printf("进程不存在或已销毁！\n"); } if(what==3) printnow(ram); printf("1,分配；2，回收；\n3,内存占用情况图；4，退出；\n"); } } 实验过程中遇到的问题解决办法与实验体会Q4（10分）得分： 代码没有实现搜索平均空闲区间的功能，因为这功能的描述不足够清楚，但是感觉影响不大。构思了两天，用了将近一小时就完成了两个算法。 （1）first fit算法。使用该算法进行内存分配时，从空闲分区链首开始查找，直至找到一个能满足其大小要求的空闲分区为止。然后再按照作业的大小，从该分区中划出一块内存分配给请求者，余下的空闲分区仍留在空闲分区链中。 该算法倾向于使用内存中低地址部分的空闲分区，在高地址部分的空闲分区很少被利用，从而保留了高地址部分的大空闲区。显然为以后到达的大作业分配大的内存空间创造了条件。缺点在于低址部分不断被划分，留下许多难以利用、很小的空闲区，而每次查找又都从低址部分开始，这无疑会增加查找的开销。 （2）next fit算法。该算法是由首次适应算法演变而成的。在为进程分配内存空间时，不再每次从链首开始查找，而是从上次找到的空闲分区开始查找，直至找到一个能满足要求的空闲分区，并从中划出一块来分给作业。该算法能使空闲中的内存分区分布得更加均匀，但将会缺乏大的空闲分区。 评阅教师特殊评语： 评阅教师： 日期： 计算机操作系统内存分配实验报告记录 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 一、实验目的 熟悉主存的分配与回收。理解在不同的存储管理方式下，如何实现主存空间的分配与回收。掌握动态分区分配方式中的数据结构和分配算法及动态分区存储管理方式及其实现过程。 二、实验内容和要求 主存的分配和回收的实现是与主存储器的管理方式有关的。所谓分配，就是解决多道作业或多进程如何共享主存空间的问题。所谓回收，就是当作业运行完成时将作业或进程所占的主存空间归还给系统。 可变分区管理是指在处理作业过程中建立分区，使分区大小正好适合作业的需求，并且分区个数是可以调整的。当要装入一个作业时，根据作业需要的主存量查看是否有足够的空闲空间，若有，则按需要量分割一个分区分配给该作业；若无，则作业不能装入，作业等待。随着作业的装入、完成，主存空间被分成许多大大小小的分区，有的分区被作业占用，而有的分区是空闲的。 实验要求使用可变分区存储管理方式，分区分配中所用的数据结构采用空闲分区表和空闲分区链来进行，分区分配中所用的算法采用首次适应算法、最佳适应算法、最差适应算法三种算法来实现主存的分配与回收。同时，要求设计一个实用友好的用户界面，并显示分配与回收的过程。同时要求设计一个实用友好的用户界面,并显示分配与回收的过程。 三、实验主要仪器设备和材料 实验环境 硬件环境：PC或兼容机 软件环境：VC++ 6.0 四、实验原理及设计分析 某系统采用可变分区存储管理，在系统运行当然开始，假设初始状态下，可用的内存空间为640KB，存储器区被分为操作系统分区（40KB）和可给用户的空间区（600KB）。 （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） 当作业1进入内存后，分给作业1（130KB），随着作业1、2、3的进入，分别分配60KB、100KB，经过一段时间的运行后，作业2运行完毕，释放所占内存。此时，作业4进入系统，要求分配200KB内存。作业3、1运行完毕，释放所占内存。此时又有作业5申请140KB，作业6申请60KB，作业7申请50KB。为它们进行主存分配和回收。 1、采用可变分区存储管理，使用空闲分区链实现主存分配和回收。 空闲分区链：使用链指针把所有的空闲分区链成一条链，为了实现对空闲分区的分配和链接，在每个分区的起始部分设置状态位、分区的大小和链接各个分区的前向指针，由状态位指示该分区是否分配出去了；同时，在分区尾部还设置有一后向指针，用来链接后面的分区；分区中间部分是用来存放作业的空闲内存空间，当该分区分配出去后，状态位就由“0”置为“1”。 设置一个内存空闲分区链，内存空间分区通过空闲分区链来管理，在进行内存分配时，系统优先使用空闲低端的空间。 设计一个空闲分区说明链，设计一个某时刻主存空间占用情况表，作为主存当前使用基础。初始化空间区和已分配区说明链的值，设计作业申请队列以及作业完成后释放顺序，实现主存的分配和回收。要求每次分配和回收后显示出空闲内存分区链的情况。把空闲区说明 西安邮电大学 （计算机学院） 课内实验报告 实验名称：内存管理 专业名称：软件工程 班级： 学生姓名： 学号（8位）： 指导教师： 实验日期： 实验五：进程 1.实验目的 通过深入理解区管理的三种算法，定义相应的数据结构，编写具体代码。充分模拟三种算法的实现过程，并通过对比，分析三种算法的优劣。 （1）掌握内存分配FF，BF，WF策略及实现的思路； （2）掌握内存回收过程及实现思路； （3）参考给出的代码思路，实现内存的申请、释放的管理程序，调试运行，总结程序设计中出现的问题并找出原因，写出实验报告。 2.实验要求： 1）掌握内存分配FF，BF，WF策略及实现的思路； 2）掌握内存回收过程及实现思路； 3）参考本程序思路，实现内存的申请、释放的管理程序，调试运行，总结程序设计中出现的问题并找出原因，写出实验报告。 3.实验过程： 创建进程： 删除其中几个进程：(默认以ff首次适应算法方式排列) Bf最佳适应算法排列方式： wf最差匹配算法排列方式： 4.实验心得： 这次实验实验时间比较长，而且实验指导书中对内存的管理讲的很详细，老师上课的时候也有讲的很详细，但是代码比较长，刚开始的时候也是不太懂，但是后面经过和同学一起商讨，明白几种算法的含义： ①首次适应算法。在采用空闲分区链作为数据结构时，该算法要求空闲分区链表以地址递增的次序链接。在进行内存分配时，从链首开始顺序查找，直至找到一个能满足进程大小要求的空闲分区为止。然后，再按照进程请求内存的大小，从该分区中划出一块内存空间分配给请求进程，余下的空闲分区仍留在空闲链中。 ②循环首次适应算法。该算法是由首次适应算法演变而形成的，在为进程分配内存空间时，从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直至找到第一个能满足要求的空闲分区，并从中划出一块与请求的大小相等的内存空间分配给进程。 ③最佳适应算法将空闲分区链表按分区大小由小到大排序，在链表中查找第一个满足要求的分区。 ④最差匹配算法将空闲分区链表按分区大小由大到小排序，在链表中找到第一个满足要求的空闲分区。 实验中没有用到循环首次适应算法，但是对其他三种的描述还是很详细，总的来说，从实验中还是学到了很多。 5.程序源代码： #include 精心整理西安邮电大学 （计算机学院） 课内实验报告 1. （1 （2 （3 原因，写出实验报告。 2.实验要求： 1）掌握内存分配FF，BF，WF策略及实现的思路； 2）掌握内存回收过程及实现思路； 3）参考本程序思路，实现内存的申请、释放的管理程序，调试运行，总结程序设计中出现的问题并找出原因，写出实验报告。 3.实验过程： 创建进程： 删除其中几个进程：(默认以ff首次适应算法方式排列) Bf最佳适应算法排列方式： wf最差匹配算法排列方式： 4.实验心得： 明 实验中没有用到循环首次适应算法，但是对其他三种的描述还是很详细，总的来说，从实验中还是学到了很多。 5.程序源代码： #include #define PROCESS_NAME_LEN 32 //进程名长度 #define MIN_SLICE 10 //最小碎片的大小#define DEFAULT_MEM_SIZE 1024 //内存大小 #define DEFAULT_MEM_START 0 //起始位置 /*内存分配算法*/ #define MA_FF 1 #define MA_BF 2 #define MA_WF 3 /*描述每一个空闲块的数据结构*/ struct free_block_type { }; /* /* { }; /* /* void display_menu(); int set_mem_size(); void set_algorithm(); void rearrange(int algorithm); int rearrange_WF(); int rearrange_BF(); int rearrange_FF(); int new_process(); int allocate_mem(struct allocated_block *ab); Java 内存释放 （问题一：什么叫垃圾回收机制？）垃圾回收是一种动态存储管理技术，它自动地释放不再被程序引用的对象，按照特定的垃圾收集算法来实现资源自动回收的功能。当一个对象不再被引用的时候，内存回收它占领的空间，以便空间被后来的新对象使用，以免造成内存泄露。 （问题二：java的垃圾回收有什么特点？）JAVA语言不允许程序员直接控制内存空间的使用。内存空间的分配和回收都是由JRE负责在后台自动进行的，尤其是无用内存空间的回收操作(garbagecollection,也称垃圾回收)，只能由运行环境提供的一个超级线程进行监测和控制。 （问题三：垃圾回收器什么时候会运行？）一般是在CPU空闲或空间不足时 自动进行垃圾回收，而程序员无法精确控制垃圾回收的时机和顺序等。 （问题四：什么样的对象符合垃圾回收条件？）当没有任何获得线程能访问一个对象时，该对象就符合垃圾回收条件。 （问题五：垃圾回收器是怎样工作的？）垃圾回收器如发现一个对象不能被任何活线程访问时，他将认为该对象符合删除条件，就将其加入回收队列，但不是立即销毁对象，何时销毁并释放内存是无法预知的。垃圾回收不能强制执行，然 而Java提供了一些方法（如：System.gc()方法），允许你请求JVM执行垃圾回收，而不是要求，虚拟机会尽其所能满足请求，但是不能保证JVM从内存中删除所有不用的对象。 （问题六：一个java程序能够耗尽内存吗？）可以。垃圾收集系统尝试在对 象不被使用时把他们从内存中删除。然而，如果保持太多活的对象，系统则可能会耗尽内存。垃圾回收器不能保证有足够的内存，只能保证可用内存尽可能的得到高效的管理。 （问题七：如何显示的使对象符合垃圾回收条件？） （1）空引用：当对象没有对他可到达引用时，他就符合垃圾回收的条件。也就是说如果没有对他的引用，删除对象的引用就可以达到目的，因此我们可以把引用变量设置为null，来符合垃圾回收的条件。 Java代码 1.StringBuffer sb = new StringBuffer("hello"); 嵌入式系统中，动态分配内存可能发生的 问题是什么 中断是嵌入式系统中重要的组成部分，这导致了很多编译开发商提供一种扩展—让标准C支持中断。具代表事实是，产生了一个新的关键字__interrupt。下面的代码就使用了__interrupt关键字去定义了一个中断服务子程序(ISR)，请评论一下这段代码的。__interrupt do 1．压控振荡器的英文缩写。2．动态随机存储器的英文缩写。3．选择电阻时要考虑什么？4．单片机上电后没有运转，首先要检查什么？5．计算机的基本组成部分及其各自的作用。6．怎样用D 触发器、与或非门组成二分频电路？ 这个问题用几个解决方案。我首选的方案是：while(1) { } 一些程序员更喜欢如下方案：for(;;) { } 这个实现方式让我为难，因为这个语法没有确切表达到底怎么回事。如果一个应试者给出这个作为方案，我将用这个作为一个机会去探究他们这样做的基本原理。如果一个定义为volatile的变量是说这变量可能会被意想不到地改变，这样，编译器就不会去假设这个变量的值了。精确地说就是，优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值，而不是使用保存在寄存器里的备份。下面是volatile变量的几个例子：1). 回答不出这个问题的人是不会被雇佣的。我认为这是区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题。嵌入式系统程序员经常同硬件、中断、RTOS等等打交道，所用这些都要求volatile变量。不懂得volatile内容将会带来灾难。假设被面试者正确地回答了这是问题（嗯， 尽管不像非嵌入式计算机那么常见，嵌入式系统还是有从堆（heap）中动态分配内存的过程的。那么嵌入式系统中，动态分配内存可能发生的问题是什么？这里，我期望应试者能提到内存碎片，碎片收集的问题，变量的持行时间等等。这个主题已经在ESP杂志中被广泛地讨 一．实验目的 通过编写和调试存储管理的模拟程序以加深对存储管理方 案的理解，熟悉可变分区存储管理的内存分配和回收。 二．实验内容 1．确定内存空间分配表； 2．采用最优适应算法完成内存空间的分配和回收； 3．编写主函数对所做工作进行测试。 三．实验背景材料 实现可变分区的分配和回收，主要考虑的问题有三个：第一，设计记录内存使用情况的数据表格，用来记录空闲区和作业占用的区域；第二，在设计的数据表格基础上设计内存分配算法；第三，在设计的数据表格基础上设计内存回收算法。 首先，考虑第一个问题，设计记录内存使用情况的数据表格，用来记录空间区和作业占用的区域。 由于可变分区的大小是由作业需求量决定的，故分区的长度是预先不固定的，且分区的个数也随内存分配和回收变动。总之，所有分区情况随时可能发生变化，数据表格的设计必须和这个特点相适应。由于分区长度不同，因此设计的表格应该包括分区在内存中的起始地址和长度。由于分配时空闲区有时会变成两个分区：空闲区和已分分区，回收内存分区时，可能会合并空闲分区，这样如果整个内存采用一张表格记录己分分区和空闲区，就会使表格操作繁琐。分配内存时查找空闲区进行分配，然后填写己分 配区表，主要操作在空闲区；某个作业执行完后，将该分区变成空闲区，并将其与相邻的空闲区合并，主要操作也在空闲区。由此可见，内存的分配和回收主要是对空闲区的操作。这样为了便于对内存空间的分配和回收，就建立两张分区表记录内存使用情况，一张表格记录作业占用分区的“己分分区表”；一张是记录空闲区的“空闲区表”。这两张表的实现方法一般有两种：一种是链表形式，一种是顺序表形式。在实验中，采用顺序表形式，用数组模拟。由于顺序表的长度必须提前固定，所以无论是“已分分区表”还是“空闲区表”都必须事先确定长度。它们的长度必须是系统可能的最大项数。 “已分分区表”的结构定义 #definen10//假定系统允许的最大作业数量为n struct {floataddress;//已分分区起始地址 floatlength;//已分分区长度、单位为字节 intflag;//已分分区表登记栏标志，“0”表示空栏目，实验中只支持一个字符的作业名 }used_table[n];//已分分区表 “空闲区表”的结构定义 #definem10//假定系统允许的空闲区最大为m struct {floataddress;//空闲区起始地址 上次讲到引用类型和基本类型由于内存分配上的差异导致的性能问题。那么今天就来聊一下和内存释放（主要是gc）有关的话题。 事先声明一下：虽说sun公司已经被oracle吞并了，但是出于习惯，同时也为了偷懒节省打字，以下仍然称之为sun公司。 ★jvm的内存 在java虚拟机规范中（具体章节请看“这里”），提及了如下几种类型的内存空间： ◇栈内存（stack）：每个线程私有的。 ◇堆内存（heap）：所有线程公用的。 ◇方法区（method area）：有点像以前常说的“进程代码段”，这里面存放了每个加载类的反射信息、类函数的代码、编译时常量等信息。 ◇原生方法栈（native method stack）：主要用于jni中的原生代码，平时很少涉及。 关于栈内存（stack）和堆内存（heap），已经在上次的帖子中扫盲过了，大伙儿应该有点印象。由于今天咱们要讨论的“垃圾回收”话题，主要是和堆内存（heap）有关。其它的几个玩意儿不是今天讨论的重点。等以后有空了，或许可以单独聊一下。 ★垃圾回收机制简介 其实java虚拟机规范中并未规定垃圾回收的相关细节。垃圾回收具体该怎么搞，完全取决于各个jvm的设计者。所以，不同的jvm之间，gc的行为可能会有一定的差异。下面咱拿sun官方的jvm来简单介绍一下gc的机制。 ◇啥时候进行垃圾回收？ 一般情况下，当jvm发现堆内存比较紧张、不太够用时，它就会着手进行垃圾回收工作。但是大伙儿要认清这样一个残酷的事实：jvm进行gc的时间点是无法准确预知的。因为gc启动的时刻会受到各种运行环境因素的影响，随机性太大。 虽说咱们无法准确预知，但如果你想知道每次垃圾回收执行的情况，还是蛮方便的。可以通过jvm的命令行参数“-xx:+printgc”把相关信息打印出来。 另外，调用system.gc()只是建议jvm进行gc。至于jvm到底会不会做，那就不好说啦。通常不建议自己手动调用system.gc()，还是让jvm自行决定比较好。另外，使用jvm命令行参数“-xx:+disableexplicitgc”可以让system.gc()不起作用。 ◇谁来负责垃圾回收？ 一般情况下，jvm会有一个或多个专门的垃圾回收线程，由它们负责清理回收垃圾内存。 ◇如何发现垃圾对象？ 垃圾回收线程会从“根集（root set）”开始进行对象引用的遍历。所谓的“根集”，就是正在运行的线程中，可以访问的引用变量的集合（比如所有线程当前函数的参数和局部变量、当前类的成员变量等等）。垃圾回收线程先找出被根集直接引用的所有对象（不妨叫集合1），然后再找出被集合1直接引用的所有对象（不妨叫集合2），然后再找出被集合2直接引用的所有对象......如此循环往复，直到把能遍历到的对象都遍历完。 凡是从根集通过上述遍历可以到达的对象，都称为可达对象或有效对象；反之，则是不可达对象或失效对象（也就是垃圾）。 ◇如何清理/回收垃圾？ 通过上述阶段，就把垃圾对象都找出来。然后垃圾回收线程会进行相应的清理和回收工作，包括：把垃圾内存重新变为可用内存、进行内存的整理以消除内存碎片、等等。这个过程会涉及到若干算法，有兴趣的同学可以参见“这里”。限于篇幅，咱就不深入聊了。 ◇分代 早期的jvm是不采用分代技术的，所有被gc管理的对象都存放在同一个堆里面。这么做的缺点比较明显：每次进行gc都要遍历所有对象，开销很大。其实大部分的对象生命周期都很短（短命对象），只有少数对象比较长寿；在这些短命对象中，又只有少数对象占用的内存空间大；其它大量的短命对象都属于小对象（很符合二八原理）。 有鉴于此，从jdk 1.2之后，jvm开始使用分代的垃圾回收（generational garbage collection）。jvm把gc相关的内存分为年老代（tenured）和年轻代（nursery）、持久代（permanent，对应于jvm规范的方法区）。大部分对象在刚创建时，都位于年轻代。如果某对象经历了几轮gc还活着（大龄对象），就把它移到年老代。另外，如果某个对象在创建时比较大，可能就直接被丢到年老代。经过这种策略，使得年轻代总是保存那些短命的小对象。在空间尺寸上，年轻代相对较小，而年老代相对较大。 因为有了分代技术，jvm的gc也相应分为两种：主要收集（major collection）和次要收集（minor collection）。主要收集同时清理年老代和年轻代，因此开销很大，不常进行；次要收集仅仅清理年轻代，开销很小，经常进行。 ★gc对性能会有啥影响？ 刚才介绍了gc的大致原理，那gc对性能会造成哪些影响捏？主要有如下几个方面： ◇造成当前运行线程的停顿 早期的gc比较弱智。在它工作期间，所有其它的线程都被暂停（以免影响垃圾回收工作）。等到gc干完活，其它线程再继续运行。所以，早期jdk的gc一旦开始工作，整个程序就会陷入假死状态，失去各种响应。 学生学号 实验课成绩 武汉理工大学 学生实验报告书 实验课程名称 计算机操作系统 开 课 学 院 计算机科学与技术学院 指导老师姓名 学 生 姓 名 学生专业班级 2016 — 2017 学年第一学期 实验三 内存管理 一、设计目的、功能与要求 1、实验目的 掌握内存管理的相关内容，对内存的分配和回收有深入的理解。 2、实现功能 模拟实现内存管理机制 3、具体要求 任选一种计算机高级语言编程实现 选择一种内存管理方案：动态分区式、请求页式、段式、段页式等 能够输入给定的内存大小，进程的个数，每个进程所需内存空间的大小等 能够选择分配、回收操作 内购显示进程在内存的储存地址、大小等 显示每次完成内存分配或回收后内存空间的使用情况 二、问题描述 所谓分区，是把内存分为一些大小相等或不等的分区，除操作系统占用一个分区外，其余分区用来存放进程的程序和数据。本次实验中才用动态分区法，也就是在作业的处理过程中划分内存的区域，根据需要确定大小。 动态分区的分配算法：首先从可用表/自由链中找到一个足以容纳该作业的可用空白区，如果这个空白区比需求大，则将它分为两个部分，一部分成为已分配区，剩下部分仍为空白区。最后修改可用表或自由链，并回送一个所分配区的序号或该分区的起始地址。 最先适应法：按分区的起始地址的递增次序，从头查找，找到符合要求的第一个分区。 最佳适应法：按照分区大小的递增次序，查找，找到符合要求的第一个分区。 最坏适应法：按分区大小的递减次序，从头查找，找到符合要求的第一个分区。 三、数据结构及功能设计 1、数据结构 定义空闲分区结构体，用来保存内存中空闲分区的情况。其中size属性表示空闲分区的大小，start_addr表示空闲分区首地址，next指针指向下一个空闲分区。 //空闲分区 typedef struct Free_Block { int size; int start_addr; struct Free_Block *next; } Free_Block; Free_Block *free_block; 定义已分配的内存空间的结构体，用来保存已经被进程占用了内存空间的情况。其中pid作为该被分配分区的编号，用于在释放该内存空间时便于查找。size表示分区的大小，start_addr表示分区的起始地址，process_name存放进程名称，next指针指向下一个分区。 //已分配分区的结构体 typedef struct Allocate_Block { int pid; int size; int start_addr; char process_name[PROCESS_NAME_LEN]; struct Allocate_Block *next; } Allocate_Block; 2、模块说明 2.1 初始化模块 对内存空间进行初始化，初始情况内存空间为空，但是要设置内存的最大容量，该内存空间的首地址，以便之后新建进程的过程中使用。当空闲分区初始化 Java 中的堆和栈 简单的说： Java把内存划分成两种：一种是栈内存，一种是堆内存。 在函数中定义的一些基本类型的变量和对象的引用变量都在函数的栈内存中分配。 当在一段代码块定义一个变量时，Java就在栈中为这个变量分配内存空间，当超过变量的作用域后，Java会自动释放掉为该变量所分配的内存空间，该内存空间可以立即被另作他用。 堆内存用来存放由new创建的对象和数组。 在堆中分配的内存，由Java虚拟机的自动垃圾回收器来管理。 在堆中产生了一个数组或对象后，还可以在栈中定义一个特殊的变量，让栈中这个变量的取值等于数组或对象在堆内存中的首地址，栈中的这个变量就成了数组或对象的引用变量。 引用变量就相当于是为数组或对象起的一个名称，以后就可以在程序中使用栈中的引用变量来访问堆中的数组或对象。 具体的说： 栈与堆都是Java用来在Ram中存放数据的地方。与C++不同，Java自动管理栈和堆，程序员不能直接地设置栈或堆。 Java的堆是一个运行时数据区,类的(对象从中分配空间。这些对象通过new、newarray、anewarray和multianewarray等指令建立，它们不需要程序代码来显式的释放。堆是由垃圾回收来负责的，堆的优势是可以动态地分配内存大小，生存期也不必事先告诉编译器，因为它是在运行时动态分配内存的，Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。但缺点是，由于要在运行时动态分配内存，存取速度较慢。 栈的优势是，存取速度比堆要快，仅次于寄存器，栈数据可以共享。但缺点是，存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的，缺乏灵活性。栈中主要存放一些基本类型的变量（,int, short, long, byte, float, double, boolean, char）和对象句柄。 栈有一个很重要的特殊性，就是存在栈中的数据可以共享。假设我们同时定义： int a = 3; int b = 3； 编译器先处理int a = 3；首先它会在栈中创建一个变量为a的引用，然后查找栈中是否有3这个值，如果没找到，就将3存放进来，然后将a指向3。接着处理int b = 3；在创建完b的引用变量后，因为在栈中已经有3这个值，便将b直接指向3。这样，就出现了a与b同时均指向3的情况。这时，如果再令a=4；那么编译器会重新搜索栈中是否有4值，如果没有，则将4存放进来，并令a指向4；如果已经有了，则直接将a指向这个地址。因此a值的改变不会影响到b 的值。要注意这种数据的共享与两个对象的引用同时指向一个对象的这种共享是不同的，因为这种情况a的修改并不会影响到b, 它是由编译器完成的，它有利于节省空间。而一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态，会影响到另一个对象引用变量。 String是一个特殊的包装类数据。可以用： String str = new String("abc"); String str = "abc"; 两种的形式来创建，第一种是用new()来新建对象的，它会在存放于堆中。每调用一次就会创建一个新的对象。 而第二种是先在栈中创建一个对String类的对象引用变量str，然后查找栈中有没有存放"abc"，如果没有，则将"abc"存放进栈，并令str指向”abc”，如果已经有”abc”则直接令 str指向“abc”。 比较类里面的数值是否相等时，用equals()方法；当测试两个包装类的引用是否指向同一个对象时，用==，下面用例子说明上面的理论。 String str1 = "abc"; String str2 = "abc"; System.out.println(str1==str2); //true 实验四存分配算法 1.实验目的 一个好的计算机系统不仅要有一个足够容量的、存取速度高的、稳定可靠的主存储器，而且要能合理地分配和使用这些存储空间。当用户提出申请主存储器空间时，存储管理必须根据申请者的要求，按一定的策略分析主存空间的使用情况，找出足够的空闲区域分配给申请者。当作业撤离或主动归还主存资源时，则存储管理要收回作业占用的主存空间或归还部分主存空间。主存的分配和回收的实现是与主存储器的管理方式有关的，通过本实验帮助学生理解在动态分区管理方式下应怎样实现主存空间的分配和回收。 背景知识： 可变分区方式是按作业需要的主存空间大小来分割分区的。当要装入一个作业时，根据作业需要的主存量查看是否有足够的空闲空间，若有，则按需要量分割一个分区分配给该作业；若无，则作业不能装入。随着作业的装入、撤离、主存空间被分成许多个分区，有的分区被作业占用，而有的分区是空闲的。 2.实验容 采用首次适应算法或循环首次算法或最佳适应算法分配主存空间。 由于本实验是模拟主存的分配，所以当把主存区分配给作业后并不实际启动装入程序装入作业，而用输出“分配情况”来代替。（即输出当时的空闲区说明表及其存分配表） 利用VC++6.0实现上述程序设计和调试操作。 3.实验代码 #include 《动态分配内存与数据结构》习题 学号姓名 一、选择题 1、是一种限制存取位置的线性表，元素的存取必须服从先进先出的规则。 A．顺序表B．链表C．栈D．队列 2、是一种限制存取位置的线性表，元素的存取必须服从先进后出的规则。 A．顺序表B．链表C．栈D．队列 3、与顺序表相比，链表不具有的特点是。 A．能够分散存储数据，无需连续内存空间 B．插入和删除无需移动数据 C．能够根据下标随机访问 D．只要内存足够，没有最大长度的限制 4、如果通过new运算符动态分配失败，返回结果是。 A．-1 B．0 C．1D．不确定 5、实现深复制中，不是必须自定义的。 A．构造函数B．复制构造函数 C．析构函数D．复制赋值操作符函数 6、分析下列代码是否存在问题，选择合适的选项：。 int main(void) { int *p = new int [10]; p = new int [10]; delete [] p; p = NULL; return 0; } A．没有问题 B．有内存泄漏 C．存在空悬指针 D．存在重复释放同一空间 7、通过new运算符动态分配的对象，存储于内存中的。 A．全局变量与静态变量区 B．代码区 C．栈区 D．堆区 8、下列函数中，可以是虚函数。 A．构造函数 B．析构函数 C．静态成员函数 D．友元函数 9、关于通过new运算符动态创建的对象数组，下列判断中是错误的。 A. 动态创建的对象数组只能调用默认构造函数 B. 动态创建的对象数组必须调用delete []动态撤销 C. 动态创建的对象数组的大小必须是常数或常变量 D. 动态创建的对象数组没有数组名 10、顺序表不具有的特点是 A. 元素的存储地址连续 B. 存储空间根据需要动态开辟，不会溢出 C. 可以直接随机访问元素 D. 插入和删除元素的时间开销与位置有关 11、假设一个对象Ob1的数据成员是指向动态对象的指针，如果采用浅复制的方式复制该对象得到对象Ob2，那么在析构对象Ob1和对象Ob2时会的问题。 A. 有重复释放 B. 没有 C. 内存泄漏 D. 动态分配失败 12、假设对5个元素A、B、C、D、E进行压栈或出栈的操作，压栈的先后顺序是ABCDE，则出栈的先后顺序不可能是。 A. ABCDE B. EDCBA C. EDBCA D. BCADE 13、假设对4个元素A、B、C、D、E进行压栈或出栈的操作，压栈的先后顺序是ABCD，则出栈的先后顺序不可能是。 A. ABCD B. DCBA C. BCAD D. DCAB 14、通过new运算符动态创建的对象的存放在中。 A. 代码区 B. 栈区 C. 自由存储区 D. 全局数据区 15、链表不具有的特点是。 A. 元素的存储地址可以不连续 B. 存储空间根据需要动态开辟，不会溢出 C. 可以直接随机访问元素 D. 插入和删除元素的时间开销与位置无关 16、有关内存分配和释放的说法，下面当中错误的是 A．new运算符的结果只能赋值给指针变量 B．动态创建的对象数组必须调用delete []动态撤销 C．用new分配的空间位置是在内存的栈区 D．动态创建的对象数组没有数组名 17、关于栈，下列哪项不是基本操作 A．删除栈顶元素 B．删除栈底元素 C．判断栈是否为空 D．把栈置空 18、关于链表，说法错误的是 一、实验目的 熟悉主存的分配与回收。理解在不同的存储管理方式下.如何实现主存空间的分配与回收。掌握动态分区分配方式中的数据结构和分配算法及动态分区存储管理方式及其实现过程。 二、实验内容和要求 主存的分配和回收的实现是与主存储器的管理方式有关的。所谓分配.就是解决多道作业或多进程如何共享主存空间的问题。所谓回收.就是当作业运行完成时将作业或进程所占的主存空间归还给系统。 可变分区管理是指在处理作业过程中建立分区.使分区大小正好适合作业的需求.并且分区个数是可以调整的。当要装入一个作业时.根据作业需要的主存量查看是否有足够的空闲空间.若有.则按需要量分割一个分区分配给该作业；若无.则作业不能装入.作业等待。随着作业的装入、完成.主存空间被分成许多大大小小的分区.有的分区被作业占用.而有的分区是空闲的。 实验要求使用可变分区存储管理方式.分区分配中所用的数据结构采用空闲分区表和空闲分区链来进行.分区分配中所用的算法采用首次适应算法、最佳适应算法、最差适应算法三种算法来实现主存的分配与回收。同时.要求设计一个实用友好的用户界面.并显示分配与回收的过程。同时要求设计一个实用友好的用户界面,并显示分配与回收的过程。 三、实验主要仪器设备和材料 实验环境 硬件环境：PC或兼容机 软件环境：VC++ 6.0 四、实验原理及设计分析 某系统采用可变分区存储管理.在系统运行当然开始.假设初始状态下.可用的内存空间为640KB.存储器区被分为操作系统分区（40KB）和可给用户的空间区（600KB）。 （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） 当作业1进入内存后.分给作业1（130KB）.随着作业1、2、3的进入.分别分配60KB、100KB.经过一段时间的运行后.作业2运行完毕.释放所占内存。此时.作业4进入系统.要求分配200KB内存。作业3、1运行完毕.释放所占内存。此时又有作业5申请140KB.作业6申请60KB.作业7申请50KB。为它们进行主存分配和回收。 1、采用可变分区存储管理.使用空闲分区链实现主存分配和回收。 空闲分区链：使用链指针把所有的空闲分区链成一条链.为了实现对空闲分区的分配和链接.在每个分区的起始部分设置状态位、分区的大小和链接各个分区的前向指针.由状态位指示该分区是否分配出去了；同时.在分区尾部还设置有一后向指针.用来链接后面的分区；分区中间部分是用来存放作业的空闲内存空间.当该分区分配出去后.状态位就由“0”置为“1”。 设置一个内存空闲分区链.内存空间分区通过空闲分区链来管理.在进行内存分配时.系统优先使用空闲低端的空间。 设计一个空闲分区说明链.设计一个某时刻主存空间占用情况表.作为主存当前使用基础。初始化空间区和已分配区说明链的值.设计作业申请队列以及作业完成后释放顺序.实现主存的分配和回收。要求每次分配和回收后显示出空闲内存分区链的情况。把空闲区说明链的变化情况以及各作业的申请、释放情况显示打印出来。 java垃圾回收机制是怎样的 手动管理内存 在介绍现代版的垃圾回收之前，我们先来简单地回顾下需要手 动地显式分配及释放内存的那些日子。如果你忘了去释放内存，那么这块内存就无法重用了。这块内存被占有了却没被使用。这种场景被称之为内存泄露。 下面是用C写的一个手动管理内存的简单例子： intsend_request() { size_tn=read_size(); int*elements=malloc(n*sizeof(int)); if(read_elements(n,elements) 11intsend_request(){size_tn=read_size();stared_ptrelements= make_shared();if(read_elements(n,elements) php引用计数器和垃圾回收机制谈到引用计数器和垃圾回收机制，必须得从php变量说起。总所周知，php 是一种弱类型，但具体表现在哪里，程序里面又是怎么表现的呢？php里面又是怎样实现引用计数器的，程序如何区分变量引用和复制？php是如何对已用完的变量进行回收，不同的php版本的不同的垃圾回收机制又是如何实现的？ 1.引用计数器 讲到引用计数器，不得不先说一下变量的c语言实现。如下，几个变量的结构体和联合体： zvalue_value联合体： typedef union _zvalue_value { long lval; /* long value */ double dval; /* double value */ struct { char *val; int len; } str; H as hTable *ht; /* hash table value */ zend_object_value obj; } zvalue_value; zval的结构： struct _zval_struct { /* Variable information */ zvalue_value value; /* value */ zend_uint refcount__gc; zend_uchar type; /* active type */ zend_uchar is_ref__gc; }; zval可以看成一个容器，zvalue_value是该容器存储变量值的联合体，refcount__gc 是引用计数，记录引用数，is_ref__gc是标志这个容器是否真正的引用，type表示这个变量的类型。 内存管理实验报告 信息科学与技术学院实验报告 课程名称: 实验项目: 实验地点:指导教师: 日期: 实验类型:（验证性实验综合性实验设计性实验） 专业: 计算机外包班级: 14外三姓名: 周鹏飞学号: 1414104033 一、实验目的及要求 通过此次实验，加深对内存管理的认识，进一步掌握内存的分配，回收算法的思想。 二、实验仪器、设备或软件 Windows操作系统PC一台；VC++6.0 三、实验内容及原理 原理：设计程序模拟内存的动态分区内存管理方法。内存空闲区使用空闲分区表进行管理，采用最先适应算法从空闲分区表中寻找空闲区进行分配，内存回收时不考虑与相邻空闲分区的合并。 假定系统的内存共640k,初始状态为操作系统本身占用40k.t1时刻，为作业A,B,C分配80k,60k,100k的内存空间；t2时刻作业B完成；t3时刻为作业D分配50k的内存空间；t4时刻作业C，A完成；t5时刻作业D完成。要求编程序分别输出t1,t2,t3,t4,t5时刻内存的空闲区的状态。 实验内容： #include #define size 10 //不再切割剩余分区的大小 typedef struct PCB_type { char name;//进程名 int address;//进程所占分区首地址 int len;//进程所占分区的长度 int valid;//PCB标识符（有效，无效） }PCB； Typedef struct seqlist //进程信息队列 { PCB PCBelem[maxPCB];// maxPCB为为系统中允许的最多进程数 int total; //系统中实际的进程数 }PCBseql;//分区类型的描述 typedef struct Partition { int address;//分区起址 int len;//分区的长度 int valid;//有标识符（有效，无效） }Part;//内存空闲分区表（顺序表）描述 typedef struct Partlist //空白分区链 ｛ Part Partelem[maxPart];//maxPart为系统中可能的最多空闲分区数 int sum;//系统中世纪的分区数 ｝Partseql;//全局变量 PCBseql *pcbl;//进程队列指针 Partseql *part1；//空闲队列指针 #intclude “MainManager.h” void initpcb() //初始化进程表vpcb1 { int i; pcb1->PCBelem[0].address=0; pcb1->PCBelem[0].len=0; pcb1->PCBelem[0].name=’s’; pcb1->PCBelem[0].valid=1; pcb1->total=0; for(i=1;i 基本概念： CLR-所有为.NET编写的程序(包括用C#编写的COM+组件)都运行在称为通用语言运行库(Common Language Runtime,CLR)的环境内。为运行于CLR内编写的应用程序被看作是托管代码。托管代码可利用CLR提供的服务。某些这类服务，如垃圾收集(Garbage Collection), 是自动提供的。其他服务，如对软件的版本编号，则要求程序员干预。 为什么会有垃圾回收机制： 如果我们的内存足够大，大到有无数的连续内存块给我们的应用程序调用，那么垃圾回收机制就很鸡肋了，但实际上是，我们的内存永远无法满足我们应用程序的饥渴的需求，内存越大，应用程序所需求的内存也越大。有那么一部分程序申请了内存（以堆的形式），但是并不是一直在用，用句粗话就是“占着**不**”的意思，为了干掉这么一些个浪费社会资源的存在，内存回收机制的诞生就迫在眉睫了。 程序如何申请内存： CLR启动应用程序时创建和初始化托管堆。另外，CLR初始化指向堆的基地址的堆指针。堆指针包含下一个可用内存块的地址。图1—1展示了初始化后且在创建任何对象之前的托管堆。 当在C#中用关键词new 创建对象时，CLR 从堆分配内存并将堆指针增加使之指向下一个可 用的内存块。图1-2 显示了应用程序中首次调用new 后的堆。 CLR 从托管堆分配内存可以比从传统非托管的Win32 堆分配内存快得多。在典型非托管的Win32 堆中，内存的分配不是顺序的。当从Win32 堆分配内存时，堆必须检查以寻找满足请示的内存块。一旦找到内存块，堆维护的数据结构就必须更新。另一方面，托管堆则只需增加堆指针。 开始垃圾回收： 在某些时候，堆指针增加到了堆的顶部，不再有内存可供分配。出现这种情况时，一种被称为垃圾收集(Garbage Collection)的过程开始释放不再使用的资源。垃圾收集(Garbage Collection)以构建应用程序正在使用的所有对象的列表为开始。垃圾收集器查找的开始之处事应用程序的根，其中包括： * 全局对象引用 * 静态对象引用 * 局部变星(对当前正在执行的方法而言) * 参数(对当前正在执行的方法而言) * 包含对象引用的CPU寄存器 应用程序根的整个列表由允许垃圾收集器向运行库查询的JIT编译器加以维护。一旦识别出根的整个列表，垃圾收集器就访问每个根的每一个对象引用。如果根包含对其他对象的引用，也会将这些引用加入到列表中。一旦垃圾收集器已经访问整个对象引用链，就检查堆栈以查找末在列表中的任何引用。不在列表中的引用被视为不能访问并可以释放。释放不能访问对象所占的内存后，垃圾收集器就压缩堆并将堆指针设为堆的下一个可用块。 到这里可能会引起怀疑：前面辛辛苦苦创建的内存自动分配的速度和性能优势，通过这样的垃圾搜集机制不是都浪费了吗？嘿嘿，这还不是事情的全部。垃圾收集器使用一种称为通用垃圾收集(Generational Garbage Collection)的技术优化垃圾收集过程。通用垃圾收集假定关于应用应用程序的以下情况为真： * 新对象有比旧对象短的寿命计算机操作系统内存分配实验报告记录
操作系统实验内存分配
操作系统实验内存分配
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