Java NIO基本概念

1. I/O就是把數據移入/出緩衝區，用戶（JVM，針對操做系統來講）進程執行IO操做的大約步驟以下：

   JVM進程向操做系統發出請求，讓操做系統把緩衝區裏的數據排幹（寫），或把數據填滿緩衝區（讀），進程使用這一機制處理全部數據進出操做。
   

2. 緩衝區操做圖

   用戶空間是常規進程所在區域，JVM就是常規進程，駐守於用戶空間，用戶空間是非特權區域，在用戶空間執行的代碼不能訪問硬件設備；

   內核空間是操做系統所在區域，內核代碼的特別的權力，能與設備控制器通信（DMA），控制着用戶區域進程的運行狀態，全部的IO都直接或間接經過內核空間。

   當進程請求IO的時候，它執行一個系統調用，將控制權移交給內核，C/C++調用的底層函數open(),read(),write(),close()就是創建或執行的系統調用，若是內核空間沒有數據，則進程先掛起，內核要先把數據讀進內存。

   磁盤基於塊存儲，Java I/O使用字符/字節流進行操做（切分塊）。

3. 虛擬內存 

   全部現代操做系統都使用虛擬內存。虛擬內存意爲使用虛假(或虛擬)地址取代物理(硬件RAM)內存地址。

4. 磁盤塊大小512字節，操做系統把內存地址空間劃分爲頁，即固定大小的字節數組，內存頁的大小老是磁盤塊大小化倍數，一般爲2次冪，這樣能夠簡化尋址操做，典型的內存頁爲1,02四、2,04八、4,096字節，虛擬和物理內存頁的大小老是相同的。

5. 操做系統分頁技術

   內存頁的大小爲磁盤塊的整數倍，這樣內核就可直接向磁盤控制器發佈命令，把內存頁寫入磁盤扇區，在須要的時候再裝入。同時也叫內存頁面調度或交換。全部的IO都是經過頁面調度完成的，磁盤扇區與內存頁均可以經過數組來訪問。

6. MMU內存管理單元

   CPU包含一個MMU，邏輯上位於CPU與物理內存之間，MMU負責映射虛擬內存與物理內存。

7. 操做系統也有個頁的概念，大小與基本內存頁一致，或是基倍數，典型的操做系統頁從2,048至8,192不等，且始終是基本內存頁大小的倍數。

   操做系統頁(整數倍<=)

   虛擬內存頁

   物理內存頁(^2 <=)

   磁盤塊（扇區）512Byte

8. 文件I/O屬於文件系統範疇，文件系統是更高層次的抽象，其操做磁盤；咱們所寫代碼沒法與磁盤打交道，全部都與文件系統交互。

9. 文件預讀

   大多數操做系統假設進程會繼續讀取文件剩餘部分，於是會預讀額外的文件系統頁，若是內存爭用狀況不嚴重，這些文件系統頁可能在至關長的時間內繼續有效。