Java NIO基本概念

I/O就是把数据移入/出缓冲区，用户（JVM，针对操作系统来说）进程执行IO操作的大约步骤如下：
JVM进程向操作系统发出请求，让操作系统把缓冲区里的数据排干（写），或把数据填满缓冲区（读），进程使用这一机制处理所有数据进出操作。

缓冲区操作图



用户空间是常规进程所在区域，JVM就是常规进程，驻守于用户空间，用户空间是非特权区域，在用户空间执行的代码不能访问硬件设备；
内核空间是操作系统所在区域，内核代码的特别的权力，能与设备控制器通讯（DMA），控制着用户区域进程的运行状态，所有的IO都直接或间接通过内核空间。
当进程请求IO的时候，它执行一个系统调用，将控制权移交给内核，C/C++调用的底层函数open(),read(),write(),close()就是建立或执行的系统调用，如果内核空间没有数据，则进程先挂起，内核要先把数据读进内存。
磁盘基于块存储，Java I/O使用字符/字节流进行操作（切分块）。

虚拟内存
所有现代操作系统都使用虚拟内存。虚拟内存意为使用虚假(或虚拟)地址取代物理(硬件RAM)内存地址。

磁盘块大小512字节，操作系统把内存地址空间划分为页，即固定大小的字节数组，内存页的大小总是磁盘块大小化倍数，通常为2次幂，这样可以简化寻址操作，典型的内存页为1,024、2,048、4,096字节，虚拟和物理内存页的大小总是相同的。

操作系统分页技术
内存页的大小为磁盘块的整数倍，这样内核就可直接向磁盘控制器发布命令，把内存页写入磁盘扇区，在需要的时候再装入。同时也叫内存页面调度或交换。所有的IO都是通过页面调度完成的，磁盘扇区与内存页都可以通过数组来访问。

MMU内存管理单元
CPU包含一个MMU，逻辑上位于CPU与物理内存之间，MMU负责映射虚拟内存与物理内存。

操作系统也有个页的概念，大小与基本内存页一致，或是基倍数，典型的操作系统页从2,048至8,192不等，且始终是基本内存页大小的倍数。

操作系统页(整数倍<=)

虚拟内存页

物理内存页(^2 <=)

磁盘块（扇区）512Byte

文件I/O属于文件系统范畴，文件系统是更高层次的抽象，其操作磁盘；我们所写代码无法与磁盘打交道，所有都与文件系统交互。

文件预读
大多数操作系统假设进程会继续读取文件剩余部分，因而会预读额外的文件系统页，如果内存争用情况不严重，这些文件系统页可能在相当长的时间内继续有效。