NIO零拷贝

先来偷个图，然后扶好小板凳，别摔着了。
这是传统IO的文件操作

传统IO传输文件.png

假设有以下场景，浏览器请求磁盘上的文件a.txt，那么会大致经历以下几个步骤：

1. 从磁盘读文件
2. 把文件传输给浏览器

好，大致步骤完毕，那么接下来是详细步骤

1. 从磁盘读文件属于内核操作，由于jvm运行在用户空间，那么当jvm接收到从磁盘读取文件的事件时，需要调用系统函数通过内核来读取a.txt，并且将a.txt缓存在内核空间的缓冲区
2. 内核将a.txt读取到内核缓冲区后，jvm将其a.txt从内核缓冲区copy到用户空间缓冲区
3. jvm copy完成之后，将数据发送到浏览器，那么需要通过网卡，网卡属于外设，操作外设需要内核操作，于是：
   3.1 jvm将数据copy到内核缓冲区
   3.2 内核将数据写入网卡
   3.3 内核返回jvm
   3.4 jvm操作结束

以上操作就是传统io的文件下载操作，可以发现，整个过程中经历了4次copy操作，分别是：
1. 磁盘 -> 内核
2. 内核 -> 用户
3. 用户 -> 内核
4. 内核 -> 网卡
这种操作有个显而易见的缺点，从内核到用户从用户到内核，这2步似乎是多余的，为何不直接在内核中操作呢。为了实现不经过用户缓冲区的copy，nio提供了零拷贝，请往下看

再来偷个图

NIO文件操作

依然是浏览器请求磁盘上的文件a.txt，那么使用零拷贝会经历以下步骤：

1. jvm发起sendfile()调起内核操作
2. 内核读取a.txt，并存放到内核缓冲区(data to kernel)
3. 内核将缓冲区(data to kernel)里的内容写入到 内核的另一个缓冲区(data to target socket)，写入网卡
4. 完成后返回sendfile()系统调用

零拷贝的方式显然比传统io减少了2次从内核到用户，从用户到内核的copy过程，只是在内核空间里做了2次缓冲区数据的copy(对于操作系统来说，这2次缓冲区的copy也是可以合并成一次的，不再深究)

零拷贝的问题：
假设另一个场景，浏览器请求磁盘文件b.txt，并需要吧b.txt里的sb都替换成xxx。
上述的零拷贝，看起来不能满足这个场景，因为使用零拷贝的只调用一次sendfile()，剩下的操作都有内核完成，jvm不再介入了。
那么，如何解决这个问题呢？

内存映射可以解决这个问题，将内核空间缓冲区的内容映射到jvm内存里，通过jvm，即可操作文件内容