1. 웹 애플리케이션 이해

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웹 서버, 웹 애플리케이션 서버

웹 - HTTP 기반

• HTTP 메시지에 모든 것을 전송
  • HTML, TEXT
  • IMAGE, 음성, 영상, 파일
  • JSON, XML(API)

웹 서버(Web Server)

• HTTP 기반으로 동작
• 정적 리소스 제공, 기타 부가기능
• 정적(파일) HTML, CSS, JS, 이미지, 영상

웹 애플리케이션 서버(WAS - Web Application Server)

• HTTP 기반으로 동작
• 웹 서버 기능 포함 + (정적 리소스 제공 가능)
• 프로그램 코드를 실행해서 애플리케이션 로직 수행
  • 동적 HTML, HTTP API(JSON)
  • 서블릿, JSP, 스프링 MVC
• ex) Tomcat

웹 vs 웹 애플리케이션 서버(WAS)

• 웹: 정적 리소스(파일) vs WAS: 애플리케이션 로직
• 둘의 경계는 모호함
• 자바는 서블릿 컨테이너 기능을 제공하면 WAS
• WAS는 애플리케이션 코드를 실행하는데 더 특화

웹 시스템 구성 - WEB, WAS, DB

• 정적 리소슨 웹 서버가 처리
• WAS는 중요한 애플리케이션 로직 처리 전담

서블릿

• 웹에서는 통신하는 HTTP 규약을 지켜야함 → 이것을 쉽게 해주는 것

서블릿 특징

• urlPartterns(/hello)의 URL이 호출되면 서블릿 코드가 실행
• HTTP request 정보를 편리하게 사용하는 HttpServletRequest
• HTTP 응답 정보를 편리하게 제공할 수 있는 HttpServletResponse

서블릿 - HTTP 요청, 응답 흐름

• Http 요청
  • WAS는 Request, Response 객체를 새로 만들어서 서블릿 객체 호출
  • 개발자는 Request 객체에서 HTTP 요청 정보를 편리하게 꺼내서 사용
  • 개발자는 Response 객체에 HTTP 응답 정보를 편리하게 입력
  • WAS는 Response 객체에 담겨있는 내용으로 HTTP 응답 정보를 생성

서블릿 컨테이너

• WAS를 서블릿 컨테이너라고 한다.(Tomcat)
• 서블릿 컨테이너는 서블릿 객체를 생성, 초기화, 호출 종료하는 생명주기 관리
• 서블릿 객체는 싱글톤으로 관리
  • 모든 고객 요청은 동일한 서블릿 객체 인스턴스에 접근
  • 공유 변수 사용 주의
• JSP도 서블릿으로 변환 되어서 사용
• 동시 요청을 위한 멀티 쓰레드 처리 지원

동시 요청 - 멀티 쓰레드

쓰레드

• 애플리케이션 코드를 하나하나 순차적으로 실행하는 것은 쓰레드
• 자바 메인 메서드를 처음 실행하면 main이라는 이름의 쓰레드가 실행
• 쓰레드가 없다면 자바 애플리케이션 실행이 불가능
• 쓰레드는 한번에 하나의 코드 라인만 수행
• 동시 처리가 필요하면 쓰레드를 추가로 생성

요청 마다 쓰레드 생성 - 장단점

• 장점:
  • 동시 요청 처리 가능
  • 리소스가 혀용할 때 까지 처리가능
  • 하나의 쓰레드가 지연 되어도, 나머지 쓰레드는 정상 동작
• 단점:
  • 쓰레드는 생성 비용이 매우 비싸다.
    • 고객의 요청이 올 때 마다 쓰레드를 생성하면, 응답 속도가 늦어진다.
  • 쓰레는 컨텍스트 스위칭 비용이 발생한다.
  • 쓰레드 생성에 제한이 없다
    • 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수도 있다.

쓰레드 풀

미리 갯수를 정해서 쓰레드를 만들어 놓고 요청하면 하나씩 주는 시스템

• 요청마다 쓰레드 생성의 단점 보완

• 특징
  • 필요한 쓰레드를 풀에 보관하고 관리한다.
  • 쓰레 풀에 생성 가능한 쓰레드의 최대치를 관리한다. (톰캠은 최대 200개 기본)
• 사용
  • 쓰레드가 필요하면, 이미 생성되어 있는 쓰레드를 쓰레드 풀에서 꺼내서 사용한다.
  • 사용을 종료하면 쓰레드 풀에 해당 쓰레드를 반납한다.
  • 쓰레드 풀에 쓰레드가 다 사용 중이어서 쓰레드가 없다면?
    • 기다리게 하거나 요청을 거절한다.
• 장점
  • 쓰레드가 미리 생성되어 있으므로, 쓰레드를 생성하고 종료하는 비용(CPU)이 절약되고, 응답 시간이 빠르다.
  • 생성 가능한 쓰레드의 최대치가 있으므로 너무 많은 요청이 들어와도 기존 요청은 안전하게 처리할 수 있다.

WAS의 멀티 쓰레드 지원

• 멀티 쓰레드에 대한 부분은 WAS가 처리
• 개발자가 멀티 쓰레드 관련 코드를 신경쓰지 않아도 됨
• 개발자는 마치 싱글 쓰레드 프로그래밍을 하듯이 편리하게 소스 코드를 개발
• 멀티 쓰레드 환경이므로 싱글톤 객체(서블릿, 스프링 빈)은 주의해서 사용

HTML, HTTP API, CSR, SSR

정적 리소스(웹 서버)

• 고정된 HTML 파일, CSS, JS, 이미지, 영상 등을 제공
• 주로 웹 브라우저

HTML 페이지(WAS)

• 동적으로 필요한 HTML 파일을 생성해서 전달(JSP, 타임리프)
• 웹 브라우저: HTML 해석

HTTP API

• HTML이 아니라 데이터를 전달
• 주로 JSON 형식 사용
• 다양한 시스템에서 호출
• 데이터만 주고 받음, UI 화면이 필요하면, 클라이언트가 별도 처리
• 앱, 웹 클라이언트, 서버 to 서버

서버사이드 렌더링, 클라이언트 사이드 렌더

• SSR - 서버 사이드 렌더링
  • HTML 최종 결과를 서버에서 만들어서 웹 브라우저에 전달
  • 주로 정적인 화면에 사용
  • 관련기술: JSP, 타임리프 -> 백엔드 개발자
• CSR - 클라이언트 사이드 렌더링
  • HTML 결과를 자바스크립트를 사용해 웹 브라우저에서 동적으로 생성해서 적용
  • 주로 동적인 화면에 사용, 웹 환경을 마치 앱 처럼 필요한 부분부분 변경할 수 있음
  • 예) 구글 지도, Gmail, 구글 캘린더
  • 관련기술: React, Vue.js -> 웹 프론트엔드 개발자
• 참고
  • React, Vue.js를 CSR + SSR 동시에 지원하는 웹 프레임워크도 있음
  • SSR을 사용하더라도, 자바스크립트를 사용해서 화면 일부를 동적으로 변경 가능

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References: 김영한 - [스프링 MVC 1편 - 백엔드 웹 개발 핵심 기술]