以下內(nèi)容摘自 《Java NIO》 ：緩沖區(qū)，以及緩沖區(qū)如何工作，是所有 I/O 的基礎(chǔ)。 所謂“輸入／輸出”講的無非就是把數(shù)據(jù)移進(jìn)或移出緩沖區(qū) 。進(jìn)程執(zhí)行 I/O 操作，歸結(jié)起來，也就是向操作系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求，讓它要么把緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)排干（寫），要么用數(shù)據(jù)把緩沖區(qū)填滿（讀）。進(jìn)程使用這一機(jī)制處理所有數(shù)據(jù)進(jìn)出操作。操作系統(tǒng)內(nèi)部處理這一任務(wù)的機(jī)制，其復(fù)雜程度可能超乎想像，但就概念而言，卻非常直白易懂。下圖簡單描述了數(shù)據(jù)從外部磁盤向運(yùn)行中的進(jìn)程的內(nèi)存區(qū)域移動(dòng)的過程。進(jìn)程使用 read( )系統(tǒng)調(diào)用，要求其緩沖區(qū)被填滿。內(nèi)核隨即向磁盤控制硬件發(fā)出命令，要求其從磁盤讀取數(shù)據(jù)。磁盤控制器把數(shù)據(jù)直接寫入內(nèi)核內(nèi)存緩沖區(qū)，這一步通過 DMA 完成，無需主 CPU 協(xié)助。一旦磁盤控制器把緩沖區(qū)裝滿，內(nèi)核即把數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間的臨時(shí)緩沖區(qū)拷貝到進(jìn)程執(zhí)行 read( )調(diào)用時(shí)指定的緩沖區(qū)。

?

用戶空間是常規(guī)進(jìn)程所在區(qū)域，JVM就是常規(guī)進(jìn)程，駐守用戶空間。在用戶空間執(zhí)行的代碼不能直接訪問硬件設(shè)備。內(nèi)核空間是操作系統(tǒng)所在的區(qū)域，擁有特權(quán)，能夠與設(shè)備控制器進(jìn)行通信，控制用戶空間進(jìn)程的狀態(tài)。所有的I/O都直接或者間接的通過內(nèi)核空間。 讓磁盤控制器直接把數(shù)據(jù)送到用戶空間緩沖區(qū)豈不是更好？ 答案是否定的，首先，硬件通常不能直接訪問用戶空間；其次，磁盤是基于塊存儲(chǔ)的硬件設(shè)備，其操作的是固定大小的數(shù)據(jù)塊，而用戶進(jìn)程請(qǐng)求的可能是任意大小的或者非對(duì)其的數(shù)據(jù)塊。因此需要內(nèi)核空間來負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的分解和在組合工作，充當(dāng)中間人的角色。

?

虛擬內(nèi)存即使用虛擬地址取代物理內(nèi)存地址，好處（1）一個(gè)以上的虛擬地址可以指向同一個(gè)物理內(nèi)存地址。（2）虛擬內(nèi)存空間可以大于實(shí)際可用的硬件內(nèi)存。

設(shè)備控制器雖然不能通過DMA直接存儲(chǔ)到用戶空間，但是通過把內(nèi)核空間地址與用戶空間的虛擬地址映射到同一個(gè)屋里地址，這樣DMA硬件就可以填充對(duì)內(nèi)核和用戶空間進(jìn)程同時(shí)可見的緩沖區(qū)，省去了磁盤讀數(shù)據(jù)到內(nèi)核緩沖區(qū)，然后從內(nèi)核緩沖區(qū)到用戶空間緩沖區(qū)的操作。

• ?文件鎖定

通道是I/O傳輸時(shí)通過的入口，緩沖區(qū)是這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)膩碓椿蛘吣繕?biāo)。