在这样的情况下会发生什么

好，这是使用上述代码时发生的事情：

1. JVM发起read()系统调用。
2. OS操作系统切换到内核模式，将数据读入socket buffer。
3. 然后，OS内核请求硬件设备获取数据，DMA将数据复制到内核空间的kernel buffer中，然后CPU将内核中的数据复制到用户空间user buffer中，切换回用户模式。read()调用返回。--读数据过程
4. JVM处理代码逻辑然后发起write()系统调用。--写数据过程
5. 操作系统切换到内核模式，将数据从用户user buffer复制到输出sockek buffer中。
6. 操作系统返回到用户模式，JVM逻辑继续进行。

如果上面的示例有4次上下文切换和2个额外的复制过程-低效。

操作系统等级的零副本进行优化

显然，在这个用例中，完全不需要来回复制数据，因为除了将数据转储到其他之外，我们没有做任何其他事情。因此，此处可以使用零拷贝来优化。来看下sendfile()这种方式的零拷贝过程。如下所示：

  

您的可能会说OS仍必须在内核内存空间中复制数据。是的，但是从OS的角度来看，这已经是零拷贝了，因为没有数据从内核空间复制到用户空间。内核需要进行复制的原因是，因为硬盘的每次读写都会牵涉到DMA的过程，而文件系统对硬盘的I / O请求不是连续的，数据所在的物理内存页面也是不连续的，如果硬件支持scatter-n-gather ，则可以避免这种情况：

  

许多Web服务器确实支持零复制，例如Tomcat和Apache。例如，可以在这里找到apache的相关文档，但通常处于关闭状态。

注意：Java的NIO通过transferTo（doc）提供此功能。

mmap

上面的零复制方法的问题在于，因为实际上没有涉及用户模式，代码无法执行其他任何操作。但是有一种更昂贵但更有用的方法-mmap，内存映射。

  

Mmap支持代码将文件映射到内核内存，并在应用程序中用户空间中一样直接访问文件，从而避免了其中的重复的复制。作为权衡，这仍将涉及4个交替切换。但是，由于OS将某些文件映射到内存中，因此您可以从OS虚拟内存管理中获得所有好处-可以智能地有效地缓存内容，并且所有数据都是页面对齐的，因此不需要复制就可以将内容写回。

NIO DirectByteBuffer

Java NIO了ByteBuffer，它用于通道的buffer区域。共有3种主要实现：

1. HeapByteBuffer

在ByteBuffer.allocate()调用时使用。之所以称为堆，是因为它是在JVM的堆空间中维护的，因此您获得所有好处，例如GC支持和缓存优化。但是，它不是页面对齐的，这意味着如果您需要通过JNI调用本地代码的话，则JVM必须将副本复制到对齐的对齐空间中。