文件IO与网络IO的理解，多路复用技术与reactor模式的关系

1、文件IO与网络IO

1.1专有名词

之前一直对IO一知半解，所以整理下IO各种概念与IO读取数据的流程，先了解一下专有名词：

（1）用户空间 / 内核空间
现在操作系统都是采用虚拟存储器，那么对32位操作系统而言，它的寻址空间（虚拟存储空间）为4G（2的32次方）。
操作系统的核心是内核，独立于普通的应用程序，可以访问受保护的内存空间，也有访问底层硬件设备的所有权限。为了保证用户进程不能直接操作内核（kernel），保证内核的安全，操作系统将虚拟空间划分为两部分，一部分为内核空间，一部分为用户空间。

（2）进程切换
为了控制进程的执行，内核必须有能力挂起正在CPU上运行的进程，并恢复以前挂起的某个进程的执行。这种行为被称为进程切换。因此可以说，任何进程都是在操作系统内核的支持下运行的，是与内核紧密相关的，并且进程切换是非常耗费资源的。

（3）进程阻塞
正在执行的进程，由于期待的某些事件未发生，如请求系统资源失败、等待某种操作的完成、新数据尚未到达或无新工作做等，则由系统自动执行阻塞原语(Block)，使自己由运行状态变为阻塞状态。可见，进程的阻塞是进程自身的一种主动行为，也因此只有处于运行态的进程（获得了CPU资源），才可能将其转为阻塞状态。当进程进入阻塞状态，是不占用CPU资源的。

（4）文件描述符
文件描述符（File descriptor）是计算机科学中的一个术语，是一个用于表述指向文件的引用的抽象化概念。
文件描述符在形式上是一个非负整数。实际上它是一个索引值，指向内核为每一个进程所维护的该进程打开文件的记录表。当程序打开一个现有文件或者创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描述符。在程序设计中，一些涉及底层的程序编写往往会围绕着文件描述符展开。但是文件描述符这一概念往往只适用于UNIX、Linux这样的操作系统而windows为句柄的概念。

（5）、句柄
所谓句柄实际上是一个数据，是一个Long (整长型)的数据。
句柄是WONDOWS用来标识被应用程序所建立或使用的对象的唯一整数，WINDOWS使用各种各样的句柄标识诸如应用程序实例，窗口，控制，位图，GDI对象等等。WINDOWS句柄有点象C语言中的文件句柄。

从上面的定义中的我们可以看到，句柄是一个标识符，是拿来标识对象或者项目的，它就象我们的姓名一样，每个人都会有一个，不同的人的姓名不一样，但是，也可能有一个名字和你一样的人。从数据类型上来看它只是一个16位的无符号整数。应用程序几乎总是通过调用一个WINDOWS函数来获得一个句柄，之后其他的WINDOWS函数就可以使用该句柄，以引用相应的对象。

如果想更透彻一点地认识句柄，我可以告诉大家，句柄是一种指向指针的指针。我们知道，所谓指针是一种内存地址。应用程序启动后，组成这个程序的各对象是住留在内存的。如果简单地理解，似乎我们只要获知这个内存的首地址，那么就可以随时用这个地址访问对象。但是，如果您真的这样认为，那么您就大错特错了。我们知道，Windows是一个以虚拟内存为基础的操作系统。在这种系统环境下，Windows内存管理器经常在内存中来回移动对象，依此来满足各种应用程序的内存需要。对象被移动意味着它的地址变化了。如果地址总是如此变化，我们该到哪里去找该对象呢?

为了解决这个问题，Windows操作系统为各应用程序腾出一些内存储地址，用来专门登记各应用对象在内存中的地址变化，而这个地址(存储单元的位置)本身是不变的。Windows内存管理器在移动对象在内存中的位置后，把对象新的地址告知这个句柄地址来保存。这样我们只需记住这个句柄地址就可以间接地知道对象具体在内存中的哪个位置。这个地址是在对象装载(Load)时由系统分配给的，当系统卸载时(Unload)又释放给系统。

句柄地址(稳定)→记载着对象在内存中的地址────→对象在内存中的地址(不稳定)→实际对象，WINDOWS程序中并不是用物理地址来标识一个内存块，文件，任务或动态装入模块的，相反的，WINDOWS API给这些项目分配确定的句柄，并将句柄返回给应用程序，然后通过句柄来进行操作

（6）缓存I/O
缓存I/O又称为标准I/O，大多数文件系统的默认I/O操作都是缓存I/O。在Linux的缓存I/O机制中，操作系统会将I/O的数据缓存在文件系统的页缓存中，即数据会先被拷贝到操作系统内核的缓冲区中，然后才会从操作系统内核的缓冲区拷贝到应用程序的地址空间。

(7)网络分组
分组的概念是大多数计算机网络都不能连续地传送任意长的数据，所以实际上网络系统把数据分割成小块，然后逐块地发送，这种小块就称作分组（packet）

1.2普通IO与文件IO

1.2.1普通文件IO，是对磁盘文件上的数据进行读写。

IO读写经历的两个过程：
阶段1 wait for data 等待数据准备
阶段2 copy data from kernel to user 将数据从内核拷贝到用户进程中

IO，其实意味着：数据不停地搬入搬出缓冲区而已（使用了缓冲区）。比如，用户程序发起读操作，导致“ syscall read ”系统调用，就会把数据搬入到 一个buffer中；用户发起写操作，导致 “syscall write ”系统调用，将会把一个 buffer 中的数据 搬出去(发送到网络中 or 写入到磁盘文件)。DMA(Direct Memory Access，直接内存存取，不需要CPU参与) 是所有现代电脑的重要特色，它允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依赖于 CPU 的大量中断负载。

整个IO过程的流程如下：

1）程序员写代码创建一个缓冲区（这个缓冲区是用户缓冲区）：哈哈。然后在一个while循环里面调用read()方法读数据(触发"syscall read"系统调用)

byte[] b = new byte[4096];

while