緩衝區簡介
操作系統有用戶空間與系統空間的概念，JVM對應的JAVA進程是位於用戶空間的，處於該空間的進程不能直接訪問硬件設備，當JAVA進程要進行I/O操作時，只能通過系統調用將控制權交給內核，內核準備好進程所需要的數據，將這些數據拷貝到用戶空間緩衝區（如下圖所示）。
JAVA中將緩衝區抽象爲Buffer類，Buffer類中幾個重要屬性和方法
mark(標記)：標記位，初始值爲-1。通過調用mark()方法將mark設置爲position，調用reset()方法將position設置爲mark值，也就是還原到上一次標記的位置。在調用reset()方法時如果mark沒有設置會拋出InvalidMarkException這個異常。
position(位置)：表示Buffer中第一個可以被讀取或者寫入的位置，調用put()方法時先調用nextPutIndex()獲取當前位置，然後會將position+1。
limit(限制)：表示Buffer中第一個不可讀取或者寫入的位置，調用limit(int)設置limit的值。
capacity(容量)：表示Buffer初始大小，一但創建後不可改變。
這幾個屬於有個不變式：0<=mark<=position<=limit<=capacity.
clear()：清除緩衝區，重置mark，position設置爲0，limit設置爲capacity;
reset()：將position設置爲mark;
flip()：將limit設置爲position的位置，position設置爲0.該方法常常與compact()方法配合使用,先看compact()方法，再看它們如何配合的;
compact()：這是Buffer的子類擁有的方法，文檔中的解釋是這樣的：壓縮此緩衝區,將緩衝區當前位置和界限之間的數據（如果有）複製到緩衝區的開始處。即將索引 p = position() 處的數據複製到索引0處，將索引 p + 1 處的 int 複製到索引 1 處，依此類推，直到將索引 limit() - 1 處的 int 複製到索引 n = limit() - 1 - p 處。然後將緩衝區的位置設置爲 n+1，並將其界限設置爲其容量。如果已定義了標記，則丟棄它。相當於把position與limit之間的數據整體移動到開始位置，其實是把0到position這段數據擦除掉。
以下是通過緩衝區將字節從一個channel複製到另一個channel的代碼片段：
buf.clear();
while (in.read(buf) >= 0 || buf.position != 0) {
buf.flip();
out.write(buf);
buf.compact();
}
但out.write(buf)有可能只寫入了buf中的部分數據，compact做的事就是把這部分沒用的數據覆蓋掉，等待下次將剩餘數據寫入通道。FileChannel的write方法會修改buffer的position值，滿足while循環條件，進入循環體進行下一次讀取。
rewind()：重繞緩衝區，將position設置爲0，如果想把一個緩衝區的數據寫入多個目標需要用到此方法。
字節緩衝區
Buffer類是抽象類，它有很多子類： ByteBuffer, CharBuffer, DoubleBuffer, FloatBuffer, IntBuffer, LongBuffer, ShortBuffer.以ByteBuffer來分析緩衝區的實現。
ByteBuffer也是一個抽象類，它有兩種實現：HeapByteBuffer 和 DirectByteBuffer。
HeapByteBuffer對象和普通對象一樣，分配在JVM的堆上，由垃圾回收器回收，在底層維護着一個字節數組，數組長度不可變。
調用allocate方法可以分配一個新的字節緩衝區。 新緩衝區的位置將爲零，其界限將爲其容量，其標記是不確定的。它將具有一個底層實現數組，且其數組偏移量將爲零。除此外還可以通過wrap方法將現有字節數組包裝成一個緩衝區，修改緩衝區內容會同時修改字節數組。
DirectByteBuffer是通過底層的malloc()分配空間，在JVM之外，其實現細節可以參考java.nio.Bits類。當有大量文件需要以內存映射的形式映射到內存中時，首選DirectByteBuffer。
直接緩衝區
字節緩衝區要麼是直接的，要麼是非直接的，最大的區別是於內存位置不同。直接緩衝區可以通過allocateDirect方法來創建，也可以通過內存映射來創建，如果爲直接字節緩衝區JVM會盡最大努力直接在此緩衝區上執行本機 I/O 操作。
非直接緩衝區寫入步驟：
1.創建一個臨時的直接ByteBuffer對象。
2.將非直接緩衝區的內容複製到臨時緩衝中。
3.使用臨時緩衝區執行低層次I/O操作。
4.臨時緩衝區對象離開作用域，並最終成爲被回收的無用數據。
如果採用直接緩衝區會少一次複製過程，如果需要循環使用緩衝區，用直接緩衝區可以很大地提高性能。雖然直接緩衝區使JVM可以進行高效的I/o操作，但它使用的內存是操作系統分配的，繞過了JVM堆棧，建立和銷燬比堆棧上的緩衝區要更大的開銷。