Web server & Servlet (Container)

WOOK JONG KIM·2022년 11월 26일

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웹 서버란?

웹 브라우저와 같은 클라이언트로부터 HTTP 요청을 받아들이고, HTML 문서와 같은 웹 페이지를 반환하는 컴퓨터 프로그램

웹 서버는 데이터를 전송하기 위해 HTTP 프로토콜을 사용
일반적인 상황에서 사용자는 브라우저에 URL(https://www.naver.com)을 입력
-> 사용자는 웹페이지를 얻게 됨(정적인 페이지 만을 제공)

웹서버가 하는 일은 웹페이지를 사용자에게 전송하는 것

서블릿이란?

클라이언트의 요청을 처리하고, 그 결과를 반환하는 Servlet 클래스의 구현 규칙을 지킨 자바 웹 프로그래밍 기술

-> 간단히 말해서, 서블릿이란 자바를 사용하여 웹을 만들기 위해 필요한 기술
-> 서블릿은 자바로 구현 된 CGI라고 흔히 말함

CGI(Common Gateway Interface) : 별도로 제작된 웹서버와 프로그램간의 교환방식

예시)
어떠한 사용자가 로그인을 하려고 할 때. 사용자는 아이디와 비밀번호를 입력하고, 로그인 버튼을 누름

그때 서버는 클라이언트의 아이디와 비밀번호를 확인하고, 다음 페이지를 띄워주어야 하는데, 이러한 역할을 수행하는 것이 바로 서블릿(Servlet)

javax.servlet package에 정의된 인터페이스(Servlet)

서블릿의 라이프 사이클 을 위한 세 가지 필수적인 메소드를 정의
1. init()
2. service()
3. destroy()

이 세 가지 메소드들은 모든 서블릿(SDK에서 정의되거나, 자체적으로 정의된)에 의해 구현되고, 특정 시간에 서버에 의해 호출

init()

서블릿 컨테이너가 서블릿을 생성한 후 초기화 작업을 수행하기 위해 호출하는 메서드

서블릿 생명 주기 중 초기화 단계 에 호출됨

javax.servlet.ServletConfig 인터페이스를 구현하는 오브젝트가 전달 됨
-> 이를 통해 서블릿이 웹 애플리케이션에서 초기화 매개변수(parameter)에 접근할 수 있도록 한다.

service()

실질적으로 서비스 작업을 수행하는 메서드

초기화 이후 각각의 요청들 이 들어오면 호출됨
각각의 요청들은 별도로 나누어진 스레드에서 처리된다.
웹 컨테이너는 모든 요청에 대해 서블릿의 service() 메소드를 요청한다.
service() 메소드는 요청의 종류를 판별하고 요청을 처리할 적절한 메소드로 전달합

destroy()

서블릿 객체가 파괴되어야 할 때 호출

해당 서블릿이 가지고 있던 자원을 release

서블릿 특징

클라이언트의 요청에 대해 동적으로 작동하는 웹 어플리케이션 컴포넌트
html을 사용하여 요청에 응답한다.
Java Thread를 이용하여 동작한다.
MVC 패턴에서 Controller로 이용된다.
HTTP 프로토콜 서비스를 지원하는 javax.servlet.http.HttpServlet 클래스를 상속받는다.
UDP보다 처리 속도가 느리다.
HTML 변경 시 Servlet을 재컴파일해야 하는 단점이 있다.

웹서버는 정적인 페이지만을 제공하기에 동적인 페이지를 제공하기 위해 웹서버는 다른 곳에 도움을 요청하여 동적인 페이지를 작성해야 함

-> 웹서버가 동적인 페이지를 제공할 수 있도록 도와주는 어플리케이션이 서블릿이며, 동적인 페이지를 생성하는 어플리케이션이 CGI

동적 페이지 : 임의의 이미지만을 보여주는 페이지와 같이 사용자가 요청한 시점에 페이지를 생성해서 전달해 주는 것

서블릿 동작방식

사용자(클라이언트)가 URL을 입력하면 HTTP Request가 Servlet Container로 전송
요청을 전송받은 Servlet Container는 HttpServletRequest, HttpServletResponse 객체를 생성
web.xml을 기반으로 사용자가 요청한 URL이 어느 서블릿에 대한 요청인지 찾음
해당 서블릿에서 service메소드를 호출한 후 클리아언트의 GET, POST여부에 따라 doGet() 또는 doPost()를 호출
doGet() or doPost() 메소드는 동적 페이지를 생성한 후 HttpServletResponse객체에 응답을 보냄
응답이 끝나면 HttpServletRequest, HttpServletResponse 두 객체를 소멸

Servlet Container란?

서블릿들의 생성, 실행, 파괴를 담당

서블릿들을 위한 일종의 상자(Container)

서버에 만들어진 서블릿이 스스로 작동하는 것이 아니라, 서블릿을 관리 해주는 것이 필요한데, 이러한 역할을 하는 것이 바로 서블릿 컨테이너

-> 즉, 서블릿을 요구사항 명세서라고 표현한다면, 서블릿 컨테이너는 그 명세서를 보고 개발하는 개발자

클라이언트의 요청(Request)을 받아주고 응답(Response)할 수 있게, 웹서버와 소켓으로 통신하며 대표적인 예로 톰캣(Tomcat)

-> 톰캣은 실제로 웹 서버와 통신하여 JSP(자바 서버 페이지)와 Servlet이 작동하는 환경을 제공

일반적으로 사용자는 서버에서 오직 정적인 웹페이지만을 요청할 수 있음

만약 사용자가 본인의 입력을 기초로한 웹페이지를 자유롭게 얻고 싶다면 이 방법은 제한적임

서블릿 컨테이너는 서버 사이드에서 동적으로 웹페이지를 생성하기 위해 자바를 사용
때문에 웹서버와 서블릿들이 상호작용할 때 서블릿 컨테이너는 필수적

서블릿 컨테이너 역할

웹서버와의 통신 지원
서블릿 컨테이너는 서블릿과 웹서버가 손쉽게 통신할 수 있게 해줌
일반적으로 우리는 소켓을 만들고 listen, accept 등을 해야하지만 서블릿 컨테이너는 이러한 기능을 API로 제공하여 복잡한 과정을 생략할 수 있게 해줌
-> 개발자는 비즈니스 로직에만 초점
서블릿 생명주기(Life Cycle) 관리
서블릿 컨테이너는 서블릿의 탄생과 죽음을 관리
서블릿 클래스를 로딩하여 인스턴스화하고, 초기화 메소드를 호출하고, 요청이 들어오면 적절한 서블릿 메소드를 호출
-> 서블릿이 생명을 다 한 순간에는 적절하게 Garbage Collection(가비지 컬렉션)을 진행하여 편의를 제공
멀티쓰레드 지원 및 관리
서블릿 컨테이너는 요청이 올 때 마다 새로운 자바 쓰레드를 하나 생성하는데, HTTP 서비스 메소드를 실행하고 나면, 쓰레드는 자동으로 죽게됨 원래는 쓰레드를 관리해야 하지만 서버가 다중 쓰레드를 생성 및 운영해주니 쓰레드의 안정성에 대해서 걱정하지 않아도 됨
선언적인 보안 관리
서블릿 컨테이너를 사용하면 개발자는 보안에 관련된 내용을 서블릿 또는 자바 클래스에 구현해 놓지 않아도 됨
일반적으로 보안관리는 XML 배포 서술자에 다가 기록하므로, 보안에 대해 수정할 일이 생겨도 자바 소스 코드를 수정하여 다시 컴파일 하지 않아도 보안관리가 가능

서블릿 생명 주기

클라이언트의 요청이 들어오면 컨테이너는 해당 서블릿이 메모리에 있는지 확인하고, 없을 경우 init()메소드를 호출하여 적재.

init()메소드는 처음 한번만 실행되기 때문에, 서블릿의 쓰레드에서 공통적으로 사용해야하는 것이 있다면 오버라이딩하여 구현하면 됨

실행 중 서블릿이 변경될 경우, 기존 서블릿을 파괴하고 init()을 통해 새로운 내용을 다시 메모리에 적재

init()이 호출된 후 클라이언트의 요청에 따라서 service()메소드를 통해 요청에 대한 응답이 doGet()가 doPost()로 분기됩니다. 이때 서블릿 컨테이너가 클라이언트의 요청이 오면 가장 먼저 처리하는 과정으로 생성된 HttpServletRequest, HttpServletResponse에 의해 request와 response객체가 제공
컨테이너가 서블릿에 종료 요청을 하면 destroy()메소드가 호출되는데 마찬가지로 한번만 실행되며, 종료시에 처리해야하는 작업들은 destroy()메소드를 오버라이딩하여 구현하면 됨

웹서버가 HTTP 요청을 받는다

웹서버는 요청을 서블릿 컨테이너로 전달합니다.

서블릿이 컨테이너에 없다면, 서블릿을 동적으로 검색하여 컨테이너의 주소 공간에 로드한다

컨테이너가 서블릿의 init() 메소드를 호출하면, 서블릿이 초기화된다
: 서블릿이 처음 로드됬을 때 한번만 호출

컨테이너가 서블릿의 service() 메소드를 호출하여 HTTP 요청을 처리한다.
(요청의 데이터를 읽고, 응답을 만들어낸다)

서블릿은 컨테이너 주소에 남아있고, 다른 HTTP 요청들을 처리할 수 있습니다.
웹서버는 동적으로 생성된 결과를 올바른 위치에 반환한다.

서블릿 생성 예시

//①임포트부분. 
//Eclipse에서 서블릿 클래스를 작성하면 자동으로 작성됨
import java.io.IOException;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

//②서블릿 클래스를 작성하기위해 서블릿 클래스의 베이스가 되는 
//HttpServlet를 상속 해줘야함.
public class Sample extends HttpServlet{

	//③서블릿 클래스가 GET으로 호출되는 경우, doGet 함수를 오버라이드.
	//작성방법은 기본 규칙에 따라 작성해야함.
	protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
	throws ServletException, IOException{
		//처리 내용 작성

	}

	//④서블릿 클래스가 POST로 호출되는 경우, doPost 함수를 오버라이드
	//작성방법은 기본 규칙에 따라 작성해야함.
	protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
	throws ServletException, IOException{
		//처리 내용 작성

	}
}

protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {

	// TODO Auto-generated method stub
	//①브라우저에 반환할 정보의 문자 코드를 설정
	response.setContentType("text/html; charset=UTF-8"); 

	//②html 출력
	PrintWriter out = response.getWriter(); 
	out.println("<html>");
	out.println("<head>");
	out.println("</head>");
	out.println("<body>");
	out.println("<p>Hello Java!</p>");
	out.println("</body>");
	out.println("</html>");
}

이 과정에서 JVM의 역할

각 요청들을 분리된 스레드 내부에서 처리한다
즉, 서블릿을 사용하는 것은 JVM이 각 요청을 분리된 자바 스레드 내부에서 처리하도록 하는 것
이는 서블릿 컨테이너의 주요 장점 중 하나
각 서블릿은 HTTP 요청에 응답하는 특정한 요소들이 있는 자바 클래스이다.
대부분의 사례에 서블릿 컨테이너는 하나의 JVM에서 동작하지만 컨테이너가 여러개의 JVM들을 필요로 하는 문제들이 존재하기도 한다.