java零拷贝

服务器有这样一个需求，读取一个文件，然后通过socket传输给客户端，代码如下

这上面的代码看起来就是把文件读取到byte数组，然后在通过byte数组写给客户端。但其实经过了4次数据拷贝，三次内核系统切换。

因为java是没办法直接读取文件的，需要通过先将文件读取到内核缓冲区，然后在读取到用户缓冲区，也就是byte数组，同样java没办法直接写数据，需要先将数据转换存入到socket缓冲区，然后再将数据拷贝到网卡进行数据的发送。所以经过了4次数据拷贝，三次内核系统切换。

NIO进行改进1：

我们可以将上面的过程改为 从FileChannel读，写入ByteBuffer，然后从ByteBuffer读，向SocketChannel写。

但普通的ByteBuffer还不行，需要使用ByteBuffer.allocateDirect(16) , 该ByteBuffer使用的是操作系统的内存，该内存操作系统可以直接操作，java也可以直接操作，相当于文件数据从磁盘拷贝到了这块内存，java有可以直接操作这块内存，就只是这一步省略了一次数据的拷贝

进一步改进，(底层采用了 linux 2.1后提供的sendFile方法)，在java中FileChannel中有transferTO/transferFrom方法拷贝数据

1. java调用transferTo方法后，要从java程序的用户态切换至内核态，使用DMA将数据读入内核缓冲区不会使用cpu
2. 数据从内核缓冲区传输到socket缓冲区，cpu会参与拷贝
3. 最后使用DMA将socket缓冲区的数据写入网卡，不会使用cpu

这样少了两次java和操作系统的切换

进一步优化，到了linux2.4，java方法还是没变

1. java调用transferTo方法后，要从java程序的用户态切换至内核态，使用DMA将数据读入内核缓冲区，不会使用cpu
2. 只会将一些offset和length 信息拷入socket缓冲区，几乎无消耗
3. 使用DMA将内核缓冲区的数据写入网卡，不会使用cpu

这种java到操作系统的切换只有1次，数据的拷贝只有两次

最后两种都可以叫做零拷贝。零拷贝指的是不用在java内存之间进行拷贝了。零拷贝的优点是：

• 用户态和内核态的切换少
• 不利用cpu计算，减少cpu缓存伪共享
• 零拷贝适合小文件传输