CPU不是瓶颈，I/O操作成为系统瓶颈，

由于操作系统和JVM的I/O模型不匹配，（操作系统基于块，分页，JAVA 的I/O模型是基于流的方式处理，）因此JVM封装的很多高效I/O并不支持

因此在jdk1.4的时候提出了新的I/O模型NIO

NIO提供了新的抽象channel和selector，这套新类提供了强大的框架涵盖了普通系统提供的高效的I/O，

首先看一下操作系统如何作I/O操作的

1：虚拟内存分页

    比较早些的时候，PC的内存比较小，比如只有254k，但是一个进程需要使用的内存是20m，那么实际上系统内存就不够用了，因此操作系统提供了虚拟内存机制。那么如何把虚拟内存对应到实际的物理内存呢，这就是内存分页技术。为此虚拟内存和物理内存被分为单位大小相同的页帧，然后为了知道虚拟内存如何映射到物理内存设计了页表（根据虚拟地址查找实际地址），CPU和物理内存之间有一个叫做MMU的组件，用来查找页表，转换为物理内存地址，如果当前不存在一个物理地址对应了入参的虚拟机地址，那么就会向CPU提交一个页错误，然后CPU将控制权交给内核执行页面调度，把数据存储在物理内存中，同时刷新页表和MMU，MMU会返回正确的物理地址给用户进程，对用户基本无感知。

基于虚拟内存，看一下实际上操作系统层面的I/O的情形，注意下面所说的内存都是虚拟内存：

1：缓冲区，

    用户发其I/O操作，先在内存中为用户I/O进程开一片缓冲区，然后发送操作系统命令把自己的缓冲区填满，或者清空，内核随即开始查找数据，对内存缓冲区进行高速缓存或者预读取，然后在把内存缓冲区中的数据拷贝到用户的缓冲区中。

不直接拷贝数据的原因是在磁盘上是整块，但是在缓冲区中可能不是连续的，在内核缓冲区可以进行分解整合的操作。

一些增加效率的方法：

   发散/汇聚

    1：许多操作系统把分解/整合的操作进行的很高校，只需要一次系统调用，就会返回内存中一连串的缓冲区地址给操作系统，操作系统会顺序的填满或者晴空，然后在同步到用户的缓冲区中，这样较少系统调用次数；

    虚拟内存：

       1： 通过多块虚拟内存地址映射到同一块内存，可以解决设备控制器不能直接存储到用户空间的问题。

        2：当寻址空间大与物理内存的时候，采用分页的机制

            一个很恰当的比喻就是，你不需要很长的轨道让火车可以从山东开到成都，你只需要足够长的铁轨就ok，采取的方法就是把后面的铁轨迅速扑倒火车前面，只要你的操作足够块，并能满足要求，列车就能像在一条足够长的铁轨上运行，这就是虚拟内存管理需要完成的任务。

    具体的文件系统是一个逻辑概念，组织了一组磁盘上不连续的数据。所有的文件I/O都是基于页面调度完成。

    执行文件系统I/O全过程，文件系统也有页的概念，通常是内存页的整数倍，从文件系统得知数据具体放在那些文件系统页上，在内核空间分配足够的内存以容纳文件系统页，然后对内存和文件系统页之间做映射，为每个内存产生的页错误，虚拟内存系统捕获页错误，安排页面调入，从硬盘读取页内容，使页有效，一旦页有效之后，文件系统对原始数据进行解析，取的所需的文件内容和文件名可读状态等属性。

    内存映射文件，传统文件I/O通过用户进程发布多个read()和write()系统调用来传输数据的，因为文件系统页和用户缓冲区页不是一一对应的关系，所以会发生多次拷贝，从文件系统页到内核缓冲区，在到用户缓冲区，为此操作系统支持了内存映射I/O。