I/O模型

1. 字节流

InputStream/OutputStream 是字节流的抽象类，这两个抽象类又派生出了若干子类，不同的子类分别处理不同的操作类型。
如果是文件的读写操作，就使用 FileInputStream/FileOutputStream；
如果是数组的读写操作，就使用 ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream；
如果是普通字符串的读写操作，就使用 BufferedInputStream/BufferedOutputStream；
具体内容如下图所示：

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2. 字符流

Reader/Writer 是字符流的抽象类，这两个抽象类也派生出了若干子类，不同的子类分别处理不同的操作类型，具体内容如下图所示：

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传统I/O性能问题

1.多次内存复制

调用流程

• JVM会发出read系统调用，并通过read系统调用向内核发起读请求
• 内核向硬件发送读指令，并等待读就绪
• 内核把将要读取的数据复制到指向的内核缓存中
• 操作系统内核将数据复制到用户空间缓冲区，然后read系统调用返回
  这个过程中，数据先从外部设备复制到内核空间，再从内科控制复制到用户空间，这就发生了两次内存复制操作，这种操作会导致不必要的数据拷贝和上下文切换，从而降低IO性能

2.阻塞

在传统IO中，InputStream的read是一个while循环操作，它会一直等待数据读取，直到数据就绪才会返回；意味着如果没有数据就绪，这个读取操作就会一直被挂起，用户线程将会处于阻塞状态
如何优化I/O操作

• 使用缓冲区优化读写流操作
  在传统I/O中，提供了基于流的I/O实现，即InputStream和OutputStream,这种基于流的实现以字节为单位处理数据
  NIO与传统I/O不同，它是基于块（Block），它以块为基本单位处理数据，在NIO中，最为重要的两个组件事缓冲区和通道。Buffer是一块连续的内存快，是NIO读写数据的中转地，Channel表示缓冲数据的源头或者目的地，用于读取缓冲或者写入数据，是访问缓冲的接口。
  传统IO和NIO最大的区别是一个面向流，一个面向Buffer；Buffer可以将文件一次性读入内存再做后续处理，而传统的方式是边读文件边处理数据；

• 使用 DirectBuffer 减少内存复制
  NIO的Buffer处理做了缓冲块优化之外，还提供了一个可以直接访问物理内存的类DirectBuffer；
  普通的Buffer分配的是JVM堆内存；
  DirectBuffer是直接分配物理内存：数据要输出到外部设备，必须先从用户空间复制到内核空间，再复制到输出设备，而在Java中，在用户空间中又存在一个拷贝，那就是从Java堆内存中拷贝到临时的直接内存中，通过临时的直接内存拷贝到内存空间中去，此时的直接内存和对内存都属于用户空间
  为什么Java需要通过一个临时的非堆内存来复制数据呢？
  如果单纯使用Java堆内存进行数据拷贝，当拷贝的数据量比较大的情况下，Java堆的GC压力会比较大，而使用非堆内存可以减少GC的压力，DirectBuffer则是直接将步骤简化为数据直接保存到非堆内存，从而较少了一次数据拷贝

  
  
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Q1：AIO 实现了真正意义上的异步 I/O，它是直接将 I/O 操作交给操作系统进行异步处理。这也是对 I/O 操作的一种优化，那为什么现在很多容器的通信框架都还是使用 NIO 呢？
在Linux中，AIO并未真正使用操作系统所提供的异步IO，它仍然使用poll或epoll，并将API封装为异步IO的样子，但是其本只仍然是同步非阻塞I/O
Q2：字符流/字节流的区别?
通常在通信时，使用的是字节流FileInputStream来实现数据的传输，你会发现，我们在读取read和写入write的时候都是先将字符转成字节码再进行写入操作，同样读取也是类型。如果是中文，在gbk中一般一个中文占用两个字符，如果通过字节流方式只读取一个字节，是无法转编码为一个中文汉字；而字符流就是为了解决这种问题秒如果使用字符流来读取，字符流就会根据默认编码一次性的读取一个字符。因此字符流是根据字符所占字节大小而决定读取多少字节的；
(侵删，谢谢)