文件copy是java的io部分不可忽視的內容。
我是李福春，我在準備面試，今天的問題是：
zero-copy是怎麼回事？
操作系統的空間劃分為內核態空間， 用戶態空間；
內核態空間相對操作系統具備更高的權限和優先級；
用戶態空間即普通用戶所處空間。
zero-copy指的使用類似java.nio的transforTo方法進行文件copy,文件的copy直接從磁盤到內核態空間，不經過用戶態空間，再寫到磁盤，減少了io的消耗，避免了不必要的copy 和上下文切換，所以比較高效。
接下來對面試官可能擴展的問題進行一些拓展：
java的文件copy方式
java.io流式copy
<code>package org.example.mianshi.filecopy;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
/**
* 說明：傳統的文件copy
* @author carter
* 創建時間： 2020年03月26日 9:32 上午
**/
public class JioFileCopyApp {
public static void main(String[] args) {
final File d = new File("/data/appenvs/denv.properties");
final File s = new File("/data/appenvs/env.properties");
System.out.println("source file content :" + s.exists());
System.out.println("target file content :" + d.exists());
System.out.println("source content:");
try {
Files.lines(s.toPath()).forEach(System.out::println);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("do file copy !");
copy(s, d);
System.out.println("target file content :" + d.exists());
System.out.println("target content:");
try {
Files.lines(d.toPath()).forEach(System.out::println);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
private static void copy(File s, File d) {
try (
final FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(s);
final FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(d)
) {
byte[] buffer = new byte[1024];
int length;
while ((length = fileInputStream.read(buffer)) > 0) {
fileOutputStream.write(buffer, 0, length);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}/<code>
代碼可以運行；
copy流程如下圖：
它不是zero-copy的，需要切換用戶態空間和內核態空間，路徑比較長，io消耗和上線文切換的消耗比較明顯，這是比較低效的copy.
java.nioChannel式copy
<code>package org.example.mianshi.filecopy;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.file.Files;
/**
* 說明：傳統的文件copy
* @author carter
* 創建時間： 2020年03月26日 9:32 上午
**/
public class JnioFileCopyApp {
public static void main(String[] args) {
final File d = new File("/data/appenvs/ndenv.properties");
final File s = new File("/data/appenvs/env.properties");
System.out.println(s.getAbsolutePath() + "source file content :" + s.exists());
System.out.println(d.getAbsolutePath() +"target file content :" + d.exists());
System.out.println("source content:");
try {
Files.lines(s.toPath()).forEach(System.out::println);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("do file copy !");
copy(s, d);
System.out.println(d.getAbsolutePath() +"target file content :" + d.exists());
System.out.println("target content:");
try {
Files.lines(d.toPath()).forEach(System.out::println);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
private static void copy(File s, File d) {
try (
final FileChannel sourceFileChannel = new FileInputStream(s).getChannel();
final FileChannel targetFileChannel = new FileOutputStream(d).getChannel()
) {
for (long count= sourceFileChannel.size();count>0;){
final long transferTo = sourceFileChannel.transferTo(sourceFileChannel.position(), count, targetFileChannel);
count-=transferTo;
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/<code>
copy過程如下圖：
明顯，不用經過用戶態空間，是zero-copy,減少了io的消耗以及上下文切換，比較高效。
Files工具類copy
<code>package org.example.mianshi.filecopy;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.file.CopyOption;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.StandardCopyOption;
/**
* 說明：Files的文件copy
* @author carter
* 創建時間： 2020年03月26日 9:32 上午
**/
public class FilesFileCopyApp {
public static void main(String[] args) {
final File d = new File("/data/appenvs/fenv.properties");
final File s = new File("/data/appenvs/env.properties");
System.out.println("source file content :" + s.exists());
System.out.println("target file content :" + d.exists());
System.out.println("source content:");
try {
Files.lines(s.toPath()).forEach(System.out::println);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("do file copy !");
copy(s, d);
System.out.println("target file content :" + d.exists());
System.out.println("target content:");
try {
Files.lines(d.toPath()).forEach(System.out::println);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
private static void copy(File s, File d) {
try {
Files.copy(s.toPath(),d.toPath(), StandardCopyOption.COPY_ATTRIBUTES);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}/<code>
面試官一般喜歡刨根問底，那麼來吧！貼一下源碼：
<code> public static Path copy(Path source, Path target, CopyOption... options)
throws IOException
{
FileSystemProvider provider = provider(source);
if (provider(target) == provider) {
// same provider
provider.copy(source, target, options);
} else {
// different providers
CopyMoveHelper.copyToForeignTarget(source, target, options);
}
return target;
}/<code>
底層通過SPI,即ServiceLoader的方式加載不同文件系統的本地處理代碼。
分類如下：
我們使用最多的UnixFsProvider,實際上是 直接從 用戶態空間copy到用戶態空間，使用了本地方法內聯加持優化，但是它不是zero-copy， 性能也不會太差。
如何提高io的效率
1， 使用緩存，減少io的操作次數；
2，使用zero-copy，即類似 java.nio的 transferTo方法進行copy;
3, 減少傳輸過程中不必要的轉換，比如編解碼，最好直接二進制傳輸；
buffer
buffer的類層級圖如下：
除了bool其他7個原生類型都有對應的Buffer;
面試官如果問細節，先說4個屬性， capacity, limit ,position, mark
再描述byteBuffer的讀寫流程。
然後是DirectBuffer,這個是直接操作堆外內存，比較高效。但是用好比較困難，除非是流媒體的行業，不會問的這麼細，直接翻源碼好好準備，問一般也是技術專家來問你了。
小結
本篇回答了什麼是zero-copy,然後介紹了java體系實現文件copy的3中方式，（擴展的第三方庫不算在內）；
然後簡要介紹瞭如何提高io效率的三種方法，以及提高內存利用率的Buffer做了系統級的介紹。
不囉嗦，可以快速通過下圖條理化本篇內容，希望對你有所幫助。
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