I/O操作分为磁盘I/O操作和网络I/O操作。
InputStream的read操作：

  • 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。

在这个过程中，数据先从外部设备复制到内核空间，再从内核空间复制到用户空间，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I/O的性能。

问题：

如果没有数据就绪，这个读取操作将会一直被挂起，用户线程将会处于阻塞状态。

优化I/O操作

1. 使用缓冲区优化读写流操作

NIO与传统 I/O 不同，它是基于块（Block）的，它以块为基本单位处理数据。在NIO中，最为重要的两个组件是缓冲区（Buffer）和通道（Channel）。Buffer是一块连续的内存块，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，它用于读取缓冲或者写入数据，是访问缓冲的接口。
传统I/O和NIO的最大区别就是传统I/O是面向流，NIO是面向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。

2. 使用DirectBuffer减少内存复制

NIO的Buffer除了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。

3. 多路复用器（Selector）

Selector是Java NIO编程的基础。用于检查一个或多个NIO Channel的状态是否处于可读、可写。
Selector是基于事件驱动实现的，我们可以在Selector中注册accpet、read监听事件，Selector会不断轮询注册在其上的Channel，如果某个Channel上面发生监听事件，这个Channel就处于就绪状态，然后进行I/O操作。
一个线程使用一个Selector，通过轮询的方式，可以监听多个Channel上的事件。我们可以在注册Channel时设置该通道为非阻塞，当Channel上没有I/O操作时，该线程就不会一直等待了，而是会不断轮询所有Channel，从而避免发生阻塞。
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目前操作系统的I/O多路复用机制都使用了epoll，相比传统的select机制，epoll没有最大连接句柄1024的限制。所以Selector在理论上可以轮询成千上万的客户端。