一：NIO

CPU不是瓶頸，I/O操做成爲系統瓶頸，

因爲操做系統和JVM的I/O模型不匹配，（操做系統基於塊，分頁，JAVA 的I/O模型是基於流的方式處理，）所以JVM封裝的不少高效I/O並不支持

所以在jdk1.4的時候提出了新的I/O模型NIO

NIO提供了新的抽象channel和selector，這套新類提供了強大的框架涵蓋了普通系統提供的高效的I/O，

首先看一下操做系統如何做I/O操做的

1：虛擬內存分頁

    比較早些的時候，PC的內存比較小，好比只有254k，可是一個進程須要使用的內存是20m，那麼實際上系統內存就不夠用了，所以操做系統提供了虛擬內存機制。那麼如何把虛擬內存對應到實際的物理內存呢，這就是內存分頁技術。爲此虛擬內存和物理內存被分爲單位大小相同的頁幀，而後爲了知道虛擬內存如何映射到物理內存設計了頁表（根據虛擬地址查找實際地址），CPU和物理內存之間有一個叫作MMU的組件，用來查找頁表，轉換爲物理內存地址，若是當前不存在一個物理地址對應了入參的虛擬機地址，那麼就會向CPU提交一個頁錯誤，而後CPU將控制權交給內核執行頁面調度，把數據存儲在物理內存中，同時刷新頁表和MMU，MMU會返回正確的物理地址給用戶進程，對用戶基本無感知。

基於虛擬內存，看一下實際上操做系統層面的I/O的情形，注意下面所說的內存都是虛擬內存：

1：緩衝區，

    用戶發其I/O操做，先在內存中爲用戶I/O進程開一片緩衝區，而後發送操做系統命令把本身的緩衝區填滿，或者清空，內核隨即開始查找數據，對內存緩衝區進行高速緩存或者預讀取，而後在把內存緩衝區中的數據拷貝到用戶的緩衝區中。

不直接拷貝數據的緣由是在磁盤上是整塊，可是在緩衝區中可能不是連續的，在內核緩衝區能夠進行分解整合的操做。

一些增長效率的方法：

   發散/匯聚

    1：許多操做系統把分解/整合的操做進行的很高校，只須要一次系統調用，就會返回內存中一連串的緩衝區地址給操做系統，操做系統會順序的填滿或者晴空，而後在同步到用戶的緩衝區中，這樣較少系統調用次數；

    虛擬內存：

       1： 經過多塊虛擬內存地址映射到同一塊內存，能夠解決設備控制器不能直接存儲到用戶空間的問題。

        2：當尋址空間大與物理內存的時候，採用分頁的機制

            一個很恰當的比喻就是，你不須要很長的軌道讓火車能夠從山東開到成都，你只須要足夠長的鐵軌就ok，採起的方法就是把後面的鐵軌迅速撲倒火車前面，只要你的操做足夠塊，並能知足要求，列車就能像在一條足夠長的鐵軌上運行，這就是虛擬內存管理須要完成的任務。

    具體的文件系統是一個邏輯概念，組織了一組磁盤上不連續的數據。全部的文件I/O都是基於頁面調度完成。

    執行文件系統I/O全過程，文件系統也有頁的概念，一般是內存頁的整數倍，從文件系統得知數據具體放在那些文件系統頁上，在內核空間分配足夠的內存以容納文件系統頁，而後對內存和文件系統頁之間作映射，爲每一個內存產生的頁錯誤，虛擬內存系統捕獲頁錯誤，安排頁面調入，從硬盤讀取頁內容，使頁有效，一旦頁有效以後，文件系統對原始數據進行解析，取的所需的文件內容和文件名可讀狀態等屬性。

    內存映射文件，傳統文件I/O經過用戶進程發佈多個read()和write()系統調用來傳輸數據的，由於文件系統頁和用戶緩衝區頁不是一一對應的關係，因此會發生屢次拷貝，從文件系統頁到內核緩衝區，在到用戶緩衝區，爲此操做系統支持了內存映射I/O。