④ JAVA IO—拷贝

一、 传统的IO

• 1. 数据由磁盘拷贝到内核空间（DMA），再由内核空间拷贝到用户空间（JVM)
• 2. 用户可能会对拷贝进来的数据进行操作
• 3. 数据从用户空间拷贝到内核空间（JVM)，再通过内核空间将数据发送出去。

传统IO经过了4次拷贝，两次内核空间的拷贝，两次用户空间拷贝

用户态与内核态的切换：

• 1. 调用read方法的时候，由用户态切换为内核态，将数据从磁盘读取到内核缓冲区（DMA系统总线）
• 2. 系统由内核态变化为用户态，当内核读取完成后，将数据读取到用户空间（CPU参加）
• 3. 调用write方法的时候，由用户态切换为内核态，将用户缓冲区的数据读取到网络缓冲区（Socket Buffer）中（JVM参加）
• 4. 系统由内核态切换为用户态，网络缓冲区数据通过DMA传送出去。

二、 NIO零拷贝

1. JAVA的零拷贝是指数据在用户态下没有经过拷贝，没有经过CPU的拷贝，所以才叫零拷贝，而不是不进行拷贝，在kernel空间还是需要经过两次拷贝的。

2. JAVA方法调用FileChannel的transferTo方法(内核的sendFile()方法)使用。

• 在Linux2.1版本中，增加数据从Read Buffer被copy到channel Buffer的操作，减少了CPU的copy，未经过用户态，减少了用户态与内存态的切换。（需要进行三次拷贝）

• 在Linux2.4版本中，增加了数据的长度与位置的描述符（kernel Buffer的内存地址与偏移量），不需要将Read Buffer数据经过CPU copy到channel Socket中了。

注意点：

1. 零拷贝好处：

• ① 可以减少甚至完全不占用CPU，能够释放CPU去执行其它的事情
• ② 减少内存带宽的占用
• ③ 减少用户态与内核态之间上下文的切换

2. 零拷贝是由操作系统来支持的，不依赖JAVA程序支持，如果操作系统支持那就存在零拷贝功能，不支持就不存在。

3. 用户无法对数据内容进行操作

三、NIO的直接内存

直接内存：使用的是MMAP技术，直接将文件映射到内核空间的内存中，然后返回一个操作地址address。

MMAP是由MappedByteBuffer类实现的，主要是channel的map()方法，通过map方法将文件映射到内核空间的内存中，并且返回一个addr，拼接成一个MappedByteBuffer对象。

try {
   File file = new File("D://download//BID_DB.sql");
   long len = file.length();
   byte[] bs = new byte[(int)len];
   MappedByteBuffer bb = new FileInputStream(file).getChannel().map(MapMode.READ_ONLY, 0, len);
  
   for(int offset=0;offset<len;offset++){
    byte b = bb.get();
    bs[offset] = b;
   }
   
   Scanner sc=new Scanner(new ByteArrayInputStream(bs));
   sc.useDelimiter(" ");
   while(sc.hasNext()){
    System.out.println(sc.next()+" ");
   }
  }catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
  }