서블릿 생명주기와 서블릿의 내부 동작 방식

개요

웹 애플리케이션이 인터넷 환경에서 널리 사용되기 시작하면서, 서버 측에서 동적인 콘텐츠를 생성하고 사용자 요청을 처리하는 효율적인 방법이 필요해졌습니다. 초기의 웹 서버는 정적인 HTML 파일을 제공하는 데 주로 사용되었으나, 동적인 데이터를 처리하고 사용자 상호작용을 지원하기 위해서는 더 복잡한 기능이 필요했습니다. 이러한 요구를 충족시키기 위해 자바 서블릿(Java Servlet)이 개발되었습니다.

서블릿(Servlet)은 자바를 사용하여 웹 애플리케이션을 개발할 때 서버 측에서 클라이언트의 요청을 처리하고 응답을 생성하는 자바 프로그램입니다. 서블릿은 주로 HTTP 요청과 응답을 처리하는 데 사용되며, 자바 EE (Enterprise Edition) 기술의 핵심 구성 요소 중 하나입니다.( Spring MVC에서 Controller로 이용되며, 사용자의 요청을 받아 처리한 후에 결과를 반환합니다.)

 

서블릿은 자바 언어로 작성된 서버 측 프로그램으로, 웹 서버에서 실행되어 클라이언트의 요청을 처리하고 동적인 콘텐츠를 생성하는 역할을 합니다. 서블릿은 다양한 이점들을 통해 개발자의 작업을 크게 단순화하고, 웹 애플리케이션 개발의 생산성을 향상시켰습니다.

 

개발자는 HTTP Request Message 를 직접 파싱 필요가 없어졌습니다. 서블릿 API는 HTTP 요청 메시지를 자동으로 파싱하여 HttpServletRequest 객체로 제공하기 때문입니다. 또한 getParameter(), getHeader(), getCookies() 등과 같은 메서드를 통해 쉽게 요청 데이터를 추출할 수 있습니다.

 

서블릿은 세션 관리를 자동으로 처리하여, 개발자가 직접 세션 ID를 생성하고 관리할 필요가 없습니다. HttpSession 객체를 통해 세션에 데이터를 저장하고, 가져오는 작업을 쉽게 수행할 수 있습니다.

 

서블릿 컨테이너는 URL 패턴과 서블릿을 매핑하는 기능을 제공하여, 특정 URL로 들어오는 요청을 적절한 서블릿으로 라우팅합니다. 이는 개발자가 URL 라우팅 로직을 직접 작성할 필요를 없애줍니다.

 

이렇듯 서블릿을 사용하면 개발자는 더 복잡한 로직에 집중할 수 있으며, HTTP 요청 처리, 세션 관리, 예외 처리 등의 반복적이고 복잡한 작업을 서블릿 컨테이너에 맡길 수 있습니다. 웹 어플리케이션 개발의 생산성과 효율성을 높일 수 있었습니다.

 

주요 특징

1. HTTP 프로토콜 지원
   • 서블릿은 HTTP 요청과 응답을 처리하기 위해 설계되었습니다. 주로 웹 브라우저와 같은 HTTP 클라이언트와 상호작용합니다.
2. 플랫폼 독립성
   • 자바 기반이기 때문에 다양한 운영 체제에서 동작합니다.
3. 서버 측에서 실행
   • 서블릿은 웹 서버나 애플리케이션 서버에서 실행되며, 클라이언트의 요청에 따라 동적으로 콘텐츠를 생성합니다.
4. 웹 애플리케이션의 확장성
   • 서블릿은 웹 애플리케이션의 기능을 확장하거나 새로운 기능을 추가하는 데 사용될 수 있습니다.

서블릿의 생명주기

서블릿의 생명주기는 다음과 같은 단계로 이루어집니다

1. 서블릿 객체 생성
   • 웹 컨테이너(예: Tomcat)는 서블릿 클래스의 인스턴스를 생성합니다. 이 단계는 서블릿이 처음 요청될 때 발생합니다.
2. 초기화 (init 메서드)
   • 서블릿 객체가 생성된 후, init 메서드가 호출되어 서블릿을 초기화합니다. 이 메서드는 서블릿의 초기화 매개변수를 설정하고 초기화 작업을 수행하는 데 사용됩니다.
3. 요청 처리 (service 메서드)
   • 서블릿이 초기화된 후, 클라이언트의 요청이 있을 때마다 service 메서드가 호출됩니다. 이 메서드는 HttpServletRequest와 HttpServletResponse 객체를 매개변수로 받아 요청을 처리하고 응답을 생성합니다.
4. 종료 (destroy 메서드)
   • 서블릿이 더 이상 필요하지 않게 되면, 웹 컨테이너는 destroy 메서드를 호출하여 서블릿을 종료합니다. 이 메서드는 서블릿이 리소스를 해제하고 정리하는 데 사용됩니다.

서블릿의 생명주기 메서드

• init():
  • 서블릿이 초기화될 때 한 번 호출됩니다.
  • 초기화 작업을 수행하며, 서블릿이 요청을 처리하기 전에 필요한 설정을 합니다.
• service():
  • 클라이언트의 요청마다 호출됩니다.
  • doGet(), doPost(), doPut(), doDelete() 등 HTTP 메서드에 따라 적절한 메서드를 호출합니다.
• destroy():
  • 서블릿이 종료될 때 한 번 호출됩니다.
  • 리소스를 해제하고 정리하는 작업을 수행합니다.

서블릿 예제

 

간단한 서블릿 예제를 만들어 보았습니다. 이 서블릿은 클라이언트의 GET 요청을 처리하여 "Hello, World!" 메시지를 응답으로 반환합니다. 서블릿은 HttpServlet 을 상속 받아서 메소드들을 재정의해서 활용합니다.

service() 메서드는 HttpServlet 클래스에 이미 정의되어 있으며, 일반적으로 서블릿을 구현할 때 직접 재정의할 필요는 없습니다. 대신, HTTP 요청 메서드(GET, POST 등)에 따라 각각의 요청을 처리하는 doGet(), doPost(), doPut(), doDelete() 등의 메서드를 재정의합니다.

 

1. web.xml 파일을 사용하는 방법

이 방식은 서블릿 3.0 이전 버전에서 사용되던 전통적인 방법입니다. url 패턴을 어노테이션을 사용하는 것이 아니라 xml 파일에 설정해두는 방법입니다. 과거엔 직접 모두 설정해서 하였습니다. 유지보수가 힘든 단점 때문에 서블릿 3.0 이후론 어노테이션을 활용해서 정의하게 됐습니다.

public class HelloWorldServlet extends HttpServlet {

    @Override
    public void init() throws ServletException {
        // 서블릿 초기화 작업 수행
        System.out.println("HelloWorldServlet is being initialized");
    }

    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
        // HTTP GET 요청 처리
        response.setContentType("text/html");
        response.getWriter().println("<h1>Hello, World!</h1>");
    }

    @Override
    public void destroy() {
        // 서블릿 종료 작업 수행
        System.out.println("HelloWorldServlet is being destroyed");
    }
}

<web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee
                             http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_3_1.xsd"
         version="3.1">
    <servlet>
        <servlet-name>HelloWorldServlet</servlet-name>
        <servlet-class>HelloWorldServlet</servlet-class>
    </servlet>
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>HelloWorldServlet</servlet-name>
        <url-pattern>/hello</url-pattern>
    </servlet-mapping>
</web-app>

 

 

2. 어노테이션을 사용하는 방법

서블릿 3.0 이상 버전에서는 어노테이션을 사용하여 서블릿을 매핑할 수 있습니다. 이 경우 web.xml 파일을 생략할 수 있습니다. 이는 설정을 더 간단하게 만들고, 코드와 설정을 한 곳에서 관리할 수 있게 해줍니다.

@WebServlet("/hello") //어노테이션을 활용하여 url 패턴을 설정해 줄 수 있습니다.
public class HelloWorldServlet extends HttpServlet {

    @Override
    public void init() throws ServletException {
        // 서블릿 초기화 작업 수행
        System.out.println("HelloWorldServlet is being initialized");
    }

    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
        // HTTP GET 요청 처리
        response.setContentType("text/html");
        response.getWriter().println("<h1>Hello, World!</h1>");
    }

    @Override
    public void destroy() {
        // 서블릿 종료 작업 수행
        System.out.println("HelloWorldServlet is being destroyed");
    }
}

 

 

서블릿 내부 동작 방식

 

 

 

1. 클라이언트 요청
   • 웹 브라우저와 같은 클라이언트가 특정 URL에 HTTP 요청을 보냅니다. 이 요청은 웹 애플리케이션 서버(예: Tomcat, Jetty)로 직접 전달됩니다.
2. 웹 애플리케이션 서버의 요청 수신
   • 웹 애플리케이션 서버는 HTTP 요청을 수신하고, 해당 요청이 서블릿에 의해 처리되어야 하는지 확인합니다.
   • 요청이 서블릿에 의해 처리되어야 한다면, 웹 애플리케이션 서버는 요청을 서블릿 컨테이너로 전달합니다.
3. 서블릿 컨테이너의 요청 처리 준비
   • 서블릿 컨테이너는 요청된 URL을 기반으로 적절한 서블릿을 찾습니다. 이를 위해 URL 매핑을 확인합니다.
     (요청 매핑은 웹 애플리케이션 설정 파일(web.xml) 또는 애노테이션(@WebServlet)을 사용하여 정의합니다.)
4. HttpServletRequest 및 HttpServletResponse 객체 생성
   • 서블릿 컨테이너는 HTTP 요청을 처리하기 위해 HttpServletRequest 및 HttpServletResponse 객체를 생성합니다.
   • HttpServletRequest 객체는 클라이언트 요청의 모든 정보를 캡슐화하여 서블릿에게 전달합니다. 이 객체에는 요청 URL, 헤더, 파라미터, 메서드(GET, POST 등) 등의 정보가 포함됩니다.
   • HttpServletResponse 객체는 서블릿이 응답을 작성할 수 있도록 하기 위해 생성됩니다.
5. 서블릿 인스턴스 확인 및 생성
   • 서블릿 컨테이너는 요청된 서블릿의 인스턴스가 이미 존재하는지 확인합니다.
   • 만약 서블릿 인스턴스가 존재하지 않으면, 서블릿 컨테이너는 서블릿 클래스를 로드하고 인스턴스를 생성합니다.
6. 서블릿 초기화
   • 서블릿 인스턴스가 처음 생성될 때, 서블릿 컨테이너는 init() 메서드를 호출하여 서블릿을 초기화합니다. 이 메서드는 서블릿의 초기화 작업을 수행합니다.
   • init() 메서드는 서블릿의 생명주기 동안 한 번만 호출됩니다.
7. 요청 처리
   • 서블릿 컨테이너는 service() 메서드를 호출하여 클라이언트의 요청을 처리합니다.
   • service() 메서드는 요청의 HTTP 메서드(GET, POST, PUT, DELETE 등)를 확인하고, 해당 메서드에 맞는 메서드(doGet(), doPost(), doPut(), doDelete() 등)를 호출합니다.
8. 응답 생성
   • 서블릿은 요청을 처리한 후, HttpServletResponse 객체를 사용하여 클라이언트에게 응답을 생성합니다. 이 응답은 서블릿 컨테이너를 통해 웹 애플리케이션 서버로 전달됩니다.
9. 응답 전송
   • 웹 애플리케이션 서버는 서블릿 컨테이너로부터 받은 응답을 클라이언트에게 전송합니다.
10. 서블릿 종료
    • 서블릿이 더 이상 필요하지 않거나 웹 애플리케이션 서버가 종료될 때, destroy() 메서드가 호출되어 서블릿이 종료됩니다. 이 메서드는 리소스를 해제하고 정리하는 작업을 수행합니다.