Java IO 底层原理

1.Java的IO操作都是由操作系统来执行的，且发生在内核空间

2.用户空间和内核空间

• 用户空间就是JVM的堆（进程的内存空间）在这里的程序和指令是访问IO是--被限制的，只能通过内核去访问硬件；

3.整个IO的操作流程如下

IO原理图

• （1）用户进程发起read调用，操作系统接收到调用后，会创建一个缓冲区，用来存放需要读取的数据，同时向IO设备（设备控制其）发送读取指令（包括读哪些内容）
• （2）IO硬件接收到指令后，进行读取，并把数据通过DMA（直接存取器）放入内核空间的缓冲区中
• （3）操作系统将内核缓冲区中的数据拷贝到用户空间的缓存中。调用结束

4.IO的模型

（1）阻塞IO

• 当硬件设备没有准备好、或者内核缓冲区没有满的时候，就会发生阻塞。例如
  ServerSocker.accept()方法，在没有请求来的时候就会一直阻塞。
  当调用socket.getOutPutStream.write()方法的时候，如果数据量过小。需要调用flush方法，强制将缓存中的数据发送出去

  
  阻塞IO

（2）NIO（非阻塞IO）

• 当使用非阻塞IO模型的时候，如果数据不可以，直接返回，当前线程不会等待数据可用，过一会儿再来取数据

  
  BIO模型
  

  （3）多路复用IO（selector）
  多路复用IO是基于NIO的，我们通过一个选择器进行轮询，轮询前相关IO会向selector注册。轮询中发现有可用的IO的时候，进行IO处理
  （4）AIO（异步IO）
  可以理解成有一个异步线程来通知我们的IO操作，当数据准备好之后，回调我们的接口。和NIO的区别是：NIO是主动去轮询转台，AIO是被动去调用

  
  AIO模型
  （5）同步IO和异步IO的区别
  同步IO一定会执行从内核拷贝数据到用户进程，如果NIO模型，当没有数据的时候，是不会阻塞的，但是有数据的时候，拷贝这个动作是会阻塞的。NIO、BIO、多路复用IO都是同步IO

异步IO是指，用户进程发起IO操作之后不用理会了。直到等到操作系统发起一个消息告诉进程，IO完成。接下来会调用我们的方法。