Tomcat 支持的连接器有 NIO、NIO.2 和 APR。跟 NioEndpoint 一样，AprEndpoint 也实现了非阻塞 I/O，它们的区别是：NioEndpoint 通过调用 Java 的 NIO API 来实现非阻塞 I/O，而 AprEndpoint 是通过 JNI 调用 APR 本地库而实现非阻塞 I/O 的。在某些场景下，比如需要频繁与操作系统进行交互，Socket 网络通信就是这样一个场景， 特别是如果你的 Web 应用使用了 TLS 来加密传输，我们知道 TLS 协议在握手过程中有多 次网络交互，在这种情况下 Java 跟 C 语言程序相比还是有一定的差距，而这正是 APR 的 强项。Tomcat 本身是 Java 编写的，为了调用 C 语言编写的 APR，需要通过 JNI 方式来调用。 JNI（Java Native Interface） 是 JDK 提供的一个编程接口，它允许 Java 程序调用其他语 言编写的程序或者代码库，其实 JDK 本身的实现也大量用到 JNI 技术来调用本地 C 程序 库。
它跟 NioEndpoint 的工作原理很像，有 LimitLatch、Acceptor、Poller、 SocketProcessor 和 Http11Processor，只是 Acceptor 和 Poller 的实现和 NioEndpoint 不同。
Accpetor 的功能就是监听连接，接收并建立连接。它的本质就是调用了四个操作系统 API：socket、bind、listen 和 accept。那 Java 语言如何直接调用 C 语言 API 呢？答案 就是通过 JNI。具体来说就是两步：先封装一个 Java 类，在里面定义一堆用native 关键字 修饰的方法，像下面这样。
public class Socket {
...
// 用 native 修饰这个方法，表明这个函数是 C 语言实现
public static native long create(int family, int type,
int protocol, long cont)
public static native int bind(long sock, long sa);
public static native int listen(long sock, int backlog);
public static native long accept(long sock)
}
Acceptor 接收到一个新的 Socket 连接后，按照 NioEndpoint 的实现，它会把这个 Socket 交给 Poller 去查询 I/O 事件。AprEndpoint 也是这样做的，不过 AprEndpoint 的 Poller 并不是调用 Java NIO 里的 Selector 来查询 Socket 的状态，而是通过 JNI 调用 APR 中的 poll 方法，而 APR 又是调用了操作系统的 epoll API 来实现的。在 AprEndpoint 中，我们可以配置一个叫deferAccept的参数，它对应的是 TCP 协议中的TCP_DEFER_ACCEPT，设置这个参数后，当 TCP 客户端有新的连接请求到达时，TCP 服务端先不建立连接，而是再等等，直到客户端有请求数据发过来时再建立连接。这样的好处是服务端不需要用 Selector 去反复查询请求数据是否就绪。这是一种 TCP 协议层的优化，不是每个操作系统内核都支持，因为 Java 作为一种跨平台语言，需要屏蔽各种操作系统的差异，因此并没有把这个参数提供给用户；但是对于 APR 来说，它的目的就是尽可能提升性能，因此它向用户暴露了这个参数。
Java 的类实例一般在 JVM 堆上分配，而 Java 是通过 JNI 调用 C 代码来实现 Socket 通信的，那么 C 代码在运行过程中需要的内存又是从哪里分配的呢？C 代码能否直 接操作 Java 堆？从 JVM 的角度看，JVM 内存之外的部分叫作本地内 存，C 程序代码在运行过程中用到的内存就是本地内存中分配的。
Tomcat 的 Endpoint 组件在接收网络数据时需要预先分配好一块 Buffer，所谓的 Buffer 就是字节数组byte[]，Java 通过 JNI 调用把这块 Buffer 的地址传给 C 代码，C 代码通过 操作系统 API 读取 Socket 并把数据填充到这块 Buffer。Java NIO API 提供了两种 Buffer 来接收数据：HeapByteBuffer 和 DirectByteBuffer
// 分配 HeapByteBuffer ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024); // 分配 DirectByteBuffer ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocateDirect(1024);
创建好 Buffer 后直接传给 Channel 的 read 或者 write 函数，最终这块 Buffer 会通过 JNI 调用传递给 C 程序。
HeapByteBuffer 对象本身在 JVM 堆上分配，并且它持有的字节数组byte[]也是在 JVM 堆上分配。但是如果用HeapByteBuffer来接收网络数据，需要把数据从内核先拷贝到一个临时的本地内存，再从临时本地内存拷贝到 JVM 堆，而不是直接从内核拷贝到 JVM 堆上。这是因为数据从内核拷贝到 JVM 堆的过程中，JVM 可能会发生 GC，GC 过程中对象可能会被移动，也就是说 JVM 堆上的字节数组可能会被移动，这样的话 Buffer 地址就失效了。如果这中间经过本地内存中转，从本地内存到 JVM 堆的拷贝过程中 JVM 可以保证不做 GC。
使用 HeapByteBuffer，JVM 堆和内核之间多了一层中转。而 DirectByteBuffer 用来解决这个问题，DirectByteBuffer 对象本身在 JVM 堆上，但是它持有的字节数组不是从 JVM 堆上分配的，而是从本地内存分配的。DirectByteBuffer 对象中有个 long 类型字段 address，记录着本地内存的地址，这样在接收数据的时候，直接把这个本地内存地址传递给 C 程序，C 程序会将网络数据从内核拷贝到这个本地内存，JVM 可以直接读取这个本地内存，这种方式比 HeapByteBuffer 少了一次拷贝，因此一般来说它的速度会比 HeapByteBuffer 快好几倍。
Tomcat 中的 AprEndpoint 就是通过 DirectByteBuffer 来接收数据的，而 NioEndpoint 和 Nio2Endpoint 是通过 HeapByteBuffer 来接收数据的。但是因为本地内存不好管理，发生内存泄漏难以定位，从稳定性考虑，NioEndpoint 和 Nio2Endpoint 没有去冒这个险。
另一个网络通信的场景，也就是静态文件的处理。浏览器通过 Tomcat 来获取一个 HTML 文件，而 Tomcat 的处理逻辑是两步：
- 从磁盘读取 HTML 到内存。
- 将这段内存的内容通过 Socket 发送出去。
但是在传统方式下，有很多次的内存拷贝： 读取文件时，首先是内核把文件内容读取到内核缓冲区。
如果使用 HeapByteBuffer，文件数据从内核到 JVM 堆内存需要经过本地内存中转。 同样在将文件内容推入网络时，从 JVM 堆到内核缓冲区需要经过本地内存中转。 最后还需要把文件从内核缓冲区拷贝到网卡缓冲区。
这个过程有 6 次内存拷贝，并且 read 和 write 等系统调用将导致进程 从用户态到内核态的切换，会耗费大量的 CPU 和内存资源。
而 Tomcat 的 AprEndpoint 通过操作系统层面的 sendfile 特性解决了这个问题，sendfile 系统调用方式非常简洁。
sendfile(socket, file, len);
它带有两个关键参数：Socket 和文件句柄。将文件从磁盘写入 Socket 的过程只有两步：
第一步：将文件内容读取到内核缓冲区。
第二步：数据并没有从内核缓冲区复制到 Socket 关联的缓冲区，只有记录数据位置和长度的描述符被添加到 Socket 缓冲区中；接着把数据直接从内核缓冲区传递给网卡。
通过 DirectByteBuffer 避免了 JVM 堆与本地内存之间的内存拷贝；通过 sendfile 特性避免了内核与应用之间的内存拷贝以及用户态和内核态的切换。其实很多高性能网络通信组件，比如 Netty，都是通过 DirectByteBuffer 来收发网络数据的。由于本地内存难于管理，Netty 采用了本地内存池技术。
