NIO零拷贝

java的 transformTo transformFrom

java是平台无关的，但是JVM是平台相关的。

磁盘上文件拿出来发给用户

最原始的实现（c实现）

内核空间系统调用--上下文切换--直接内存访问DMA 数据拷贝到内核空间缓冲区（页缓存）--上下文切换--又拷贝到了用户空间的缓冲区

内核空间系统调用--上下文切换--用户空间 数据拷贝到内核空间缓冲区（页缓存）--又拷贝到了网卡的socket缓冲区--上下文切换--返回用户空间

用户空间没有对数据修改

• 4次上下文切换
• 2次系统调用
• 4次数据拷贝

零拷贝（c实现）

完全依赖操作系统的，不会有数据在用户内核之间拷贝

sendfile() 内核空间系统调用--上下文切换--直接内存访问DMA 数据拷贝到内核空间缓冲区（页缓存）--数据拷贝到目标socket的缓冲区--缓冲区到DMA网卡发送--上下文切换--返回用户空间

真正的零拷贝（c实现）

文件描述符可以描述数据的一些大小偏移，socket缓存里面只是存这些，

DMA 拷贝内核缓冲区（页缓存）之后--Linux 2.4 之后，文件描述符gather操作，数据不会kernel buffer到socketbuffer，****只有文件描述符的信息（kernel buffer 的内存地址在什么地方；kernel buffer 多长）会到socket buffer里面。原来的数据本身

真正的数据直接去网卡缓冲区

零拷贝案例

服务端读取完就丢弃掉

客户端打印需要的时间

传统方式

import java.io.DataInputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class OldIOServer {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8899);

        while (true) {
            // 连接 建立起来才会不阻塞
            Socket socket = serverSocket.accept();
            DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(socket.getInputStream());

            try {
                byte[] byteArray = new byte[4096];

                while (true) {
                    // 实际读到的字节数
                    int readCount = dataInputStream.read(byteArray, 0, byteArray.length);

                    // 读完就返回-1
                    if (-1 == readCount) {
                        break;
                    }
                }
            } catch (Exception ex) {
                ex.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

import java.io.DataOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.Socket;

public class OldIOClient {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Socket socket = new Socket("localhost", 8899);

        String fileName = "~/Desktop/spark-2.2.0-bin-hadoop2.7.tgz";
        InputStream inputStream = new FileInputStream(fileName);

        DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());

        byte[] buffer = new byte[4096];
        long readCount;
        long total = 0;

        long startTime = System.currentTimeMillis();

        while ((readCount = inputStream.read(buffer)) >= 0) {
            total += readCount;
            dataOutputStream.write(buffer);
        }

        // 200多MB
        // 400多ms
        System.out.println("发送总字节数： " + total + ", 耗时： " + (System.currentTimeMillis() - startTime));

        dataOutputStream.close();
        socket.close();
        inputStream.close();
    }
}

零拷贝

import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;

public class NewIOServer {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(8899);

        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        ServerSocket serverSocket = serverSocketChannel.socket();
        // 连接关闭之后会有超时状态，超时时候就可以重用了
        // 端口号处于time wait的时候是不可以绑定连接的，true就可以绑定，即便是time out状态
        // 处于time wait就可以重用
        serverSocket.setReuseAddress(true);
        serverSocket.bind(address);

        // 字节数数组的大小是4096
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(4096);

        while (true) {
            // false 非阻塞，没有Selector，所以就要用阻塞的
            SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
            socketChannel.configureBlocking(true);

            int readCount = 0;

            while (-1 != readCount) {
                try {
                    // position到最后没法read了
                    readCount = socketChannel.read(byteBuffer);
                } catch (Exception ex) {
                    ex.printStackTrace();
                }

                //
                // 磁带倒带，Mark丢弃，position变为0.
                // rewind与flip的用法差异
                // https://blog.csdn.net/yiifaa/article/details/77652914
                byteBuffer.rewind();
            }
        }

    }
}

import java.io.FileInputStream;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;

public class NewIOClient {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
        socketChannel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8899));
        socketChannel.configureBlocking(true);

        String fileName = "~/Desktop/spark-2.2.0-bin-hadoop2.7.tgz";

        FileChannel fileChannel = new FileInputStream(fileName).getChannel();

        long startTime = System.currentTimeMillis();

        // 使用 FileChannel  transferTo 就是写到 socketChannel
        // 传递多少就是   0, fileChannel.size(),
        // transferTo 比简单的循环效率更高，很多OS会直接从文件系统缓存直接写到目标Channel。不会从源Channel拷贝到目标
        long transferCount = fileChannel.transferTo(0, fileChannel.size(), socketChannel);


        // 149ms
        System.out.println("发送总字节数：" + transferCount + "，耗时： " + (System.currentTimeMillis() - startTime));

        fileChannel.close();
    }
}

磁盘上文件修改一下发给用户

内存映射

文件内容映射，用户空间直接操作内核空间的文件

java里面的MappedByteBuffer就是这个在支持