NIO的零拷贝

零拷贝是网络编程的关键，很多性能优化都离不开它。零拷贝是指：从操作系统的角度来看，文件的传输不存在CPU的拷贝，只存在DMA拷贝。在Java程序中，常用的零拷贝有 mmap（内存映射）和 sendFile。

零拷贝不仅仅带来更少的数据复制，还能减少线程的上下文切换，减少CPU缓存伪共享以及无CPU校验和计算。

传统IO的读写

3次切换，4次拷贝

File file = new File("test.txt");
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "rw");
byte[] arr = new byte[(int) file.length()];
raf.read(arr);
Socket socket = new ServerSocket(8080).accept();
socket.getOutputStream().write(arr);

DMA：直接内存拷贝，即不使用CPU来完成拷贝。

mmap优化的IO读写

mmap通过内存映射，将文件映射到内核缓冲区，同时，用户空间可以共享内存空间的数据。这样，在进行网络传输时，就可以减少内核空间到用户空间的拷贝次数。需要进行3次上下文切换，3次数据拷贝。适合小数据量的读写。

sendFile优化的IO读写

Linux2.1 版本提供了 sendFile 函数，其基本原理如下：数据根本不经过用户态，直接从内核缓冲区进入到SocketBuffer，同时，由于和用户态完全无关，就减少了一次上下文切换。需要2次上下文切换和3此数据拷贝。适合大文件的传输。

而 Linux 在 2.4 版本中，做了一些修改，避免了从内核缓冲区拷贝到 Socket Buffer 的操作，直接拷贝到协议栈，从而再一次减少了数据拷贝。2次上下文切换和2此数据拷贝

注：这里其实有一次CPU拷贝，kernel buffer -> socket buffer。但是，拷贝的信息很少，只拷贝了数据的长度、偏移量等关键信息，消耗低，可以忽略不计。

NIO中的零拷贝（transferTo）demo

public static void main(String[] args) throws IOException {
    SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
    socketChannel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 7001));
    //得到一个文件CHANNEl
    FileChannel channel = new FileInputStream("a.zip").getChannel();
    //准备发送
    long startTime = System.currentTimeMillis();
    //在Linux下一个 transferTo 方法就可以完成传输
    //在windows 下一次调用 transferTo 只能发送 8M，就需要分段传输文件
    //传输时的位置
    //transferTo 底层使用到零拷贝
    long transferCount = channel.transferTo(0, channel.size(), socketChannel);
    System.out.println("发送的总的字节数：" + transferCount + " 耗时：" + (System.currentTimeMillis() - startTime));
    channel.close();
}