[Java / Web] 서블릿과 서블릿 컨테이너, 톰캣의 동작

서블릿

서블릿이란 클라이언트의 요청을 처리하고 그 결과를 반환하는 Servlet 클래스의 구현 규칙을 지킨 자바 웹 프로그래밍 기술입니다.
즉 서블릿은 클라이언트가 어떠한 요청을 하면 그 요청을 받고 그에 대한 응답을 전송해주는 역할을 하는 자바 프로그램입니다.

서블릿의 특징

• 클라이언트의 요청에 대해 동적으로 작동하는 웹 어플리케이션 컴포넌트입니다.
• html을 사용하여 요청에 응답합니다.
• MVC 패턴에서 Controller로 이용됩니다.
• Servlet은 javax.servlet.Servlet을 최상위 인터페이스로 가집니다.
• HTTP 프로토콜 서비스를 지원하는 java.servlet.http.HttpServlet 클래스를 상속받습니다.
• html을 변경하면 Servlet을 재컴파일해야하는 단점이 있습니다.

서블릿의 동작 방식

1. 사용자가 URL을 입력하면 HTTP Request가 Servlet Container로 전송합니다.
2. 요청을 전송받은 Servlet Container는 HttpServletRequest, HttpServletResponse 객체를 생성합니다.
3. web.xml을 기반으로 사용자가 요청한 URL이 어떤 서블릿에 대한 요청인지 찾습니다.
4. 해당 서블릿에서 service 메소드를 호출한 후 클라이언트의 GET, POST 요청에 따라서 doGet() 또는 doPost()를 호출합니다.
5. doGet() 또는 doPost(), 메소드는 동적 페이지를 생성한 후 HttpServletResponse 객체에 응답을 보냅니다.
6. 응답이 끝나면 HttpServletRequest, HttpServletResponse 두 객체를 소멸시킵니다.

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서블릿 컨테이너

서블릿 컨테이너는 간단히 말해 서블릿을 관리해주는 컨테이너입니다.
요청이 들어오면 서블릿 컨테이너가 서블릿 클래스 코드로 서블릿을 인스턴스화 하고, 그 서블릿이 요청을 처리하고 다시 서블릿 컨테이너가 응답을 던져주는 것입니다.
대표적인 서블릿 컨테이너에는 톰캣(Tomcat)이 있는데, 톰캣은 웹 서버와 통신하여 JSP(자바 서버 페이지)와 Servlet이 작동하는 환경을 제공해줍니다.

서블릿 컨테이너의 역할

1.웹 서버와의 통신 지원

서블릿 컨테이너는 서블릿과 웹 서버가 손쉽게 통신할 수 있게 해줍니다.
일반적으로 우리는 소켓을 만들고 listen, accept 등을 해야하지만 서블릿 컨테이너는 이러한 기능을 API로 제공하여 복잡한 과정을 생략할 수 있게 해줍니다.

2. 서블릿 생명주기(Life Cycle) 관리

서블릿 컨테이너는 서블릿의 생명주기를 관리합니다.
서블릿 클래스를 로딩하여 인스턴스화 하고, 초기화 메소드를 호출하고, 요청이 들어오면 적절한 서블릿 메소드를 호출합니다.
서블릿이 역할을 다한 순간에서는 GC(Garbage Collection)을 실행해줍니다.

3. 멀티 스레드 지원 및 관리

서블릿 컨테이너는 요청이 올 때 마다 새로운 자바 쓰레드를 생성하는데, HTTP 서비스 메소드를 실행하고 나면 스레드는 자동으로 죽게됩니다.
원래는 스레드를 관리해야 하지만, 서버가 다중 스레드를 생성 및 운영해주니 스레드의 안정성에 대해서 걱정하지 않아도 됩니다.

4. 선언적인 보안 관리

서블릿 컨테이너를 사용하면 개발자는 보안에 관련된 내용을 서블릿 또는 자바 클래스에 구현해놓지 않아도 됩니다.
일반적으로 보안 관리는 XML 배포 서술자에다가 기록하므로 보안에 대해 수정할 일이 생겨도 자바 소스 코드를 수정하여 다시 컴파일 하지 않아도 보안관리가 가능합니다.

+ WAS와 Servlet Container는 뭐가 다를까?

WAS는 Web Server + Web Container(Servlet Container)로 구성되어 있습니다.
그래서 Web Server로 정적 컨텐츠를 제공하면서도, Servlet Container를 이용해 내부 로직을 거쳐서 동적 페이지를 보여줄 수 있습니다.

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서블릿 라이프사이클 in 톰캣

서블릿 컨테이너의 역할을 보다 잘 이해하기 위해, 톰캣에서 동작하는 서블릿의 라이프사이클을 살펴보겠습니다.

사진 출처: https://velog.io/@jihoson94/Servlet-Container-%EC%A0%95%EB%A6%AC

1. 톰캣이 가지고 있는 Connector 중 하나를 통해서 request를 전달 받습니다.
2. 톰캣은 해당 request를 처리하기 위해 적절한 engine에 거쳐 적절한 servlet에 매핑합니다.
3. 일단 요청이 적절한 서블릿에 매핑되면, 톰캣은 서블릿 인스턴스가 올라와 있는지 체크해서 만약 존재하지 않는다면 톰캣은 JVM에 의해 서블릿이 실행될 수 있도록 서블릿 인스턴스를 생성합니다.
4. 톰캣은 init 메소드를 호출함으로써 서블릿을 초기화 합니다.
5. 서블릿이 초기화 되면, 톰캣은 서블릿의 service 메소드를 호출해서 request를 처리하고, 동적인 컨텐츠를 응답으로 반환합니다.
6. 추가로, 서블릿 라이프사이클 동안, 서블릿 컨테이너와 서블릿은 다양한 상태 변화들에 대해서 서블릿을 모니터링할 수 있는 listener 클래스를 사용해서 소통할 수 있습니다. 톰캣은 다양한 방식으로 상태 변화를 저장, 조회할 수 있고, 다른 서블릿들도 그것들에 접근하는 것이 가능합니다.
7. 끝으로, 톰캣은 서블릿을 제거하기 위해서 서블릿의 destroy 메소드를 호출합니다. 해당 작업은 서블릿의 상태 변화에 의해 혹은 어플리케이션을 undeploy하기 위해 톰캣에 전달된 외부 명령에 의해, 또는 server shutdown에 의해 발생합니다.

Reference

• https://coding-factory.tistory.com/742
• https://www.inflearn.com/questions/505167/%EC%84%9C%EB%B8%94%EB%A6%BF-%EC%BB%A8%ED%85%8C%EC%9D%B4%EB%84%88-was%EA%B0%80-%ED%97%B7%EA%B0%88%EB%A6%BD%EB%8B%88%EB%8B%A4
• https://velog.io/@yoho98/%EC%84%9C%EB%B8%94%EB%A6%BFServlet%EA%B3%BC-%EC%84%9C%EB%B8%94%EB%A6%BF-%EC%BB%A8%ED%85%8C%EC%9D%B4%EB%84%88Servlet-Container-y88kny7g
• https://mangkyu.tistory.com/14
• https://velog.io/@jihoson94/Servlet-Container-%EC%A0%95%EB%A6%AC