Servlet

Date

2024/08/09

Java SE 와 Java EE

Java SE (Java Standard Edition)

Java SE는 Java의 핵심 API와 기능들을 제공하는 에디션이다.

간단한 응용 프로그램과 서버 구축이 가능하다.

주요 구성 요소:

JVM (Java Virtual Machine): 자바 바이트코드를 실행하는 가상 머신으로, 플랫폼 독립성을 제공한다.

JDK (Java Development Kit): 자바 컴파일러(javac), 라이브러리, 실행 환경을 포함한 개발 도구 모음

JRE (Java Runtime Environment): 자바 애플리케이션을 실행하기 위한 환경으로, JVM과 표준 라이브러리를 포함한다.

핵심 API: 자바 SE는 다음과 같은 다양한 API를 제공한다.

•

java.lang: 기본적인 자바 클래스(예: String, Math, System 등)

•

java.util: 데이터 구조와 유틸리티 클래스(예: List, Map, Date 등)

•

java.io: 입력과 출력 스트림 처리

•

java.nio: 비동기 입출력 처리

•

java.net: 네트워킹 기능(예: URL, Socket 등)

•

java.sql: JDBC를 통한 데이터베이스 접근

•

java.time: 날짜와 시간 API

Java EE (Java Enterprise Edition)

•

Java EE는 Java SE의 확장 버전으로 서버 개발을 위한 확장된 API와 런타임 환경을 제공하는 플랫폼이다.

•

Tomcat 등의 WAS를 이용하는 서버 개발은 Java EE에서 추가로 제공하는 기능을 사용한다.

•

특히 JSP와 Servlet을 만들고 실행하는 규칙과 EJB(Enterpise JavaBeans)의 분산 컴포넌트, 웹 서비스 규칙 등을 추가로 가지고 있으며, 서블릿과 JSP를 구현하는 기능을 서블릿 컨테이너라고 한다.

주요 구성 요소:

웹 기술:

•

Servlet: 서버 측에서 HTTP 요청을 처리하는 자바 클래스

•

JSP (JavaServer Pages): HTML과 자바 코드를 결합하여 동적인 웹 페이지를 생성

•

JSF (JavaServer Faces): 컴포넌트 기반 사용자 인터페이스 프레임워크

EJB (Enterprise JavaBeans): 분산 컴퓨팅 및 트랜잭션 처리를 지원하는 서버 측 구성 요소

•

Session Beans: 비즈니스 로직을 구현

•

Message-Driven Beans: 비동기 메시징을 처리

JPA (Java Persistence API): 객체-관계 매핑(ORM) 프레임워크로, 데이터베이스와 자바 객체 간의 매핑을 지원한다.

JSP와 Servlet

Servlet

•

확장자가 java 파일

•

자바의 일반적인 클래스와 동일한 개념

•

웹을 다룰 수 있도록 해주는 “HttpServlet” 클래스를 상속받은 클래스를 의미

•

자바 웹 서버로 웹 페이지를 제공할 때, 동적인 데이터를 제공하는 것을 도와주는 자바 소프트웨어 컴포넌트

@WebServlet("/home")
public class HomeController extends HttpServlet{

	@Override
	protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
		OutputStream out = response.getOutputStream();
		PrintStream writer = new PrintStream(out, true);
		
		writer.println("<html>");
		writer.println("<head>");
		writer.println("</head>");
		writer.println("<body>");
		writer.println("<h1>helloWorld~</h1>");
		writer.println("name : " + request.getParameter("name") + "<br/>");
		writer.println("</body>");
		writer.println("</html>");
		writer.close();
	}
}
Java
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Servlet에서 사용자에게 응답할 html 코드를 출력하기 위해서 스트림 객체에 print하는 코드.

Servlet 단독 사용의 문제점

•

자바안에 html 코드가 들어가 있지만 코드를 삽입하는게 아닌 그저 출력해주는 방식

•

복잡한 레이아웃을 가진 페이지를 응답하려면 코드가 길어질 수 밖에 없다.

JSP(Java Server Page)

•

확장자가 .jsp 파일

•

Servlet을 사용해 웹을 만들 경우 화면 인터페이스 구현이 어렵다는 단점을 보완하기 위해 만든 스크립트 언어

•

Servlet은 자바 언어안에 html코드를 삽입하는 것이라면, JSP는 html코드 안에 자바 언어를 삽입하는 방식

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8"
    pageEncoding="UTF-8"%>
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>JSP 예제</title>
</head>
<body>
	<h1>hello world</h1>
	<%
		for(int i = 0; i < 10; i++){
			out.println(i);
		}
	%>
</body>
</html>
HTML
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JSP의 실행과정

JSP 파일을 Servlet 파일(.java)로 변환

변환된 Servlet 파일을 컴파일해서 자바 바이트 코드 파일(.class)을 생성

컴파일된 파일을 실행 결과 자바 언어가 모두 사라진 html 코드를 출력

위의 for문으로 0~9까지 출력한 JSP 파일은 아래와 같이 서블릿 파일로 변환되어 컴파일 된 뒤, 최종적으로 HTML로 변환되어 사용자에게 날아간다. 짧은 구문임에도 서블릿 파일로 변환되면 엄청난 길이의 코드가 된다.

•

JSP(.jsp) → Servlet(.java)으로 변환된 코드

/*
 * Generated by the Jasper component of Apache Tomcat
 * Version: Apache Tomcat/9.0.30
 * Generated at: 2020-02-12 15:41:55 UTC
 * Note: The last modified time of this file was set to
 *       the last modified time of the source file after
 *       generation to assist with modification tracking.
 */
package org.apache.jsp;

import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.*;
import javax.servlet.jsp.*;

public final class Sample2_jsp extends org.apache.jasper.runtime.HttpJspBase
		implements org.apache.jasper.runtime.JspSourceDependent, org.apache.jasper.runtime.JspSourceImports {

	private static final javax.servlet.jsp.JspFactory _jspxFactory = javax.servlet.jsp.JspFactory.getDefaultFactory();

	private static java.util.Map<java.lang.String, java.lang.Long> _jspx_dependants;

	private static final java.util.Set<java.lang.String> _jspx_imports_packages;

	private static final java.util.Set<java.lang.String> _jspx_imports_classes;

	static {
		_jspx_imports_packages = new java.util.HashSet<>();
		_jspx_imports_packages.add("javax.servlet");
		_jspx_imports_packages.add("javax.servlet.http");
		_jspx_imports_packages.add("javax.servlet.jsp");
		_jspx_imports_classes = null;
	}

	private volatile javax.el.ExpressionFactory _el_expressionfactory;
	private volatile org.apache.tomcat.InstanceManager _jsp_instancemanager;

	public java.util.Map<java.lang.String, java.lang.Long> getDependants() {
		return _jspx_dependants;
	}

	public java.util.Set<java.lang.String> getPackageImports() {
		return _jspx_imports_packages;
	}

	public java.util.Set<java.lang.String> getClassImports() {
		return _jspx_imports_classes;
	}

	public javax.el.ExpressionFactory _jsp_getExpressionFactory() {
		if (_el_expressionfactory == null) {
			synchronized (this) {
				if (_el_expressionfactory == null) {
					_el_expressionfactory = _jspxFactory
							.getJspApplicationContext(getServletConfig().getServletContext()).getExpressionFactory();
				}
			}
		}
		return _el_expressionfactory;
	}

	public org.apache.tomcat.InstanceManager _jsp_getInstanceManager() {
		if (_jsp_instancemanager == null) {
			synchronized (this) {
				if (_jsp_instancemanager == null) {
					_jsp_instancemanager = org.apache.jasper.runtime.InstanceManagerFactory
							.getInstanceManager(getServletConfig());
				}
			}
		}
		return _jsp_instancemanager;
	}

	public void _jspInit() {
	}

	public void _jspDestroy() {
	}

	public void _jspService(final javax.servlet.http.HttpServletRequest request,
			final javax.servlet.http.HttpServletResponse response)
			throws java.io.IOException, javax.servlet.ServletException {

		if (!javax.servlet.DispatcherType.ERROR.equals(request.getDispatcherType())) {
			final java.lang.String _jspx_method = request.getMethod();
			if ("OPTIONS".equals(_jspx_method)) {
				response.setHeader("Allow", "GET, HEAD, POST, OPTIONS");
				return;
			}
			if (!"GET".equals(_jspx_method) && !"POST".equals(_jspx_method) && !"HEAD".equals(_jspx_method)) {
				response.setHeader("Allow", "GET, HEAD, POST, OPTIONS");
				response.sendError(HttpServletResponse.SC_METHOD_NOT_ALLOWED,
						"JSP들은 오직 GET, POST 또는 HEAD 메소드만을 허용합니다. Jasper는 OPTIONS 메소드 또한 허용합니다.");
				return;
			}
		}

		final javax.servlet.jsp.PageContext pageContext;
		javax.servlet.http.HttpSession session = null;
		final javax.servlet.ServletContext application;
		final javax.servlet.ServletConfig config;
		javax.servlet.jsp.JspWriter out = null;
		final java.lang.Object page = this;
		javax.servlet.jsp.JspWriter _jspx_out = null;
		javax.servlet.jsp.PageContext _jspx_page_context = null;

		try {
			response.setContentType("text/html; charset=EUC-KR");
			pageContext = _jspxFactory.getPageContext(this, request, response, null, true, 8192, true);
			_jspx_page_context = pageContext;
			application = pageContext.getServletContext();
			config = pageContext.getServletConfig();
			session = pageContext.getSession();
			out = pageContext.getOut();
			_jspx_out = out;

			out.write("\r\n");
			out.write("<!DOCTYPE html>\r\n");
			out.write("<html>\r\n");
			out.write("<head>\r\n");
			out.write("<meta charset=\"EUC-KR\">\r\n");
			out.write("<title>Insert title here</title>\r\n");
			out.write("</head>\r\n");
			out.write("<body>\r\n");
			out.write("\r\n");
			out.write('\r');
			out.write('\n');

			for (int i = 0; i < 10; i++) {
				out.println(i);
			}

			out.write("\r\n");
			out.write("\r\n");
			out.write("</body>\r\n");
			out.write("</html>");
		} catch (java.lang.Throwable t) {
			if (!(t instanceof javax.servlet.jsp.SkipPageException)) {
				out = _jspx_out;
				if (out != null && out.getBufferSize() != 0)
					try {
						if (response.isCommitted()) {
							out.flush();
						} else {
							out.clearBuffer();
						}
					} catch (java.io.IOException e) {
					}
				if (_jspx_page_context != null)
					_jspx_page_context.handlePageException(t);
				else
					throw new ServletException(t);
			}
		} finally {
			_jspxFactory.releasePageContext(_jspx_page_context);
		}
	}
}
Java
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•

JSP(.jsp) → Servlet(.java) → .class 파일 변환 후 최종적으로 사용자에게 전달된 코드

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="EUC-KR">
<title>Insert title here</title>
</head>
<body>


0
1
2
3
4
5
6
7
8
9


</body>
</html>
HTML
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위와 같은 특징으로 인해 일반적으로 JSP는 화면구성에 사용되고 서블릿은 로직을 수행하는데 사용되는 경우가 많다.

: ㅇㅋㅇㅋ 클라이언트-서버 아키텍처에서 WEB에서 HTTP 요청을 처리하고 응답을 반환하기 위해 서블릿이 사용되는건 알겠어. 그럼 서블릿이 왜 좋은건데?

서블릿을 사용하지 않고 직접 HTTP 통신으로 오고가는 문자열을 파싱하여 서블릿과 같은 기능을 구현해도 무방하지만, 이미 편리하게 사용할 수 있는 서블릿을 놔두고 직접 문자열 파싱을 구현하는 것은 개발자가 온전히 비즈니스 로직에 집중하지 못하게 만들 수 있다.

우리는 서블릿을 통해 문자열 파싱 등에 열올리지 않고 비즈니스 로직에 더욱 집중할 수 있다.

직접 만들면 비즈니스 로직을 짜기 전에 수 많은 규약과 문자열 검증에 정신이 나가버릴 수 있다.

그리고..

CGI와 Servlet

서블릿 이전에 CGI가 있었다.

CGI(Common Gateway Interface)는 서블릿의 조상쯤 되는 기술이라고 생각하면 된다. CGI 이전의 웹서버는 단순히 사용자가 특정 경로를 입력하면 그 경로에 해당하는 리소스만 뿌려주는 역할이었다.

그런데 CGI가 나오면서 사용자의 입력값을 인자로 넣은 프로그램을 실행시킨 결과를 웹으로 뿌려줄 수 있게 되었다. 간단히 정의하면 CGI는 웹서버에서 동적인 페이지를 보여주기 위해 임의의 프로그램을 실행할 수 있도록 하는 기술 이었다.

기존 CGI의 단점과 그 단점을 해결한 서블릿

•

기존 CGI의 동작방식

CGI는 브라우저에서 웹서버에 요청이 갔을 때, 각각에 대한 처리 프로세스를 만들어낸다는 단점이 있었다. 그래서 대량의 트래픽을 처리하기에는 약간 무리가 있었다.

•

서블릿의 동작방식

서블릿은 각 요청에 대한 프로세스를 생성하는 것이 아니라, 프로세스 1개가 있고 그 내부에 스레드 풀이라는 스레드들이 생성될 수 있는 공간을 만들어 스레드로 처리했다.

또한 스레드 풀은 개수를 지정하여 일정 이상의 요청이 들어왔을 때는 대기하도록 만들어서 대량의 요청이 들어왔을 때도 조금 더 안정성이 증가했다.

그리고 사실 비슷한 경로에 요청을 한 클라이언트들의 비즈니스 로직은 대부분 중복되는 부분이므로, 스레드 사이에 있는 공유 자원 (Code, Data, Heap)을 통해 더욱 효율적인 처리가 가능했다.

서블릿과 CGI의 결정적 차이는?

서블릿도 CGI 규칙에 따라 데이터를 주고 받는 것까지는 같지만, 서블릿은 서블릿을 가지고 있는 서블릿 컨테이너에게 이 일을 위임한다. 대신 체계적으로 이를 수행하기 위해 서블릿 컨테이너와 서블릿 사이의 규칙이 존재하게 된다.

: ㅇㅋㅇㅋ 서블릿이 좋은 기술이라는거 알겠어. 그럼 프로그램 내부적으로는 어떻게 동작하고 어떤 것들로 구성되는데?

Servlet 내부 프로세스

서블릿 개발 흐름

개발자가 자바 서블릿 소스코드(.java)를 작성한다. (위에서는 스프링 프레임워크를 이용해 작성)

해당 자바 서블릿 소스가 빌드시 컴파일되며 서블릿 클래스(.class)가 된다.

해당 자바 서블릿 클래스가 톰캣과 같은 서블릿 컨테이너에 등록된다.

클라이언트가 특정 경로에 대한 HTTP Request를 보낸다.

HTTP Request에 상응하는 서블릿이 실행된다.

서블릿 메소드(비즈니스 로직)가 실행된다.

DB 연동 작업이 있는 경우 DB 연동이 되어 데이터를 CRUD한다.

완성된 데이터를 클라이언트에게 반환해준다.

서블릿 라이프사이클

서블릿은 생성 이후에 init() 메소드를 통해 초기화된다.

클라이언트가 서비스(service())로 보낸 요청들을 처리한다.

서블릿은 사용 중지된 후, destroy()를 이용해 제거된다.

초기의 CGI처럼 하나의 요청에 하나의 프로세스가 켜지는 구조를 탈피하여 Servlet이 특정한 라이프사이클을 갖고 컨테이너 내부에서 쓰레드 단위로 요청을 처리한다.

이 과정에서 흐름을 개발자가 아닌 컨테이너가 제어하는데, 이를 IoC (Inversion of Control)라고 한다.

init 메소드

void init(ServletConfig config) throws ServletException
Java
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어떤 서블릿이 서비스에 배치 되고 있다는 것을 나타내기 위해 서블릿 컨테이너로부터 호출되는 메소드이다. init() 메소드는 서블릿이 요청을 받기 전에 반드시 성공적으로 끝마쳐져야 한다.

만일 init() 메소드를 수행하다가 아래와 같은 현상이 일어나면 서블릿 컨테이너는 서블릿을 등록할 수 없다.

ServletException 예외가 발생했거나

웹 서버에 의해 정해진 시간 내에 반환되지 않는다면,

컨테이너는 서블릿을 등록할 수 없다.

service 메소드

void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, java.io.IOException
Java
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서블릿이 요청에 응답하도록 서블릿 컨테이너에서 호출되는 메소드이다. 서블릿의 init() 메소드가 성공적으로 끝난 이후에 이 메소드가 실행된다. 응답의 상태 코드는 항상 에러를 보내거나 던지기 위해 설정되어야 한다.

서블릿들은 일반적으로 멀티스레드 서블릿 컨테이너들 내부에서 실행된다. 이 서블릿 컨테이너들은 여러 개의 요청을 동시다발적으로 처리할 수 있다. 개발자는 공유된 자원에 대한 접근, 네트워크 커넥션, 서블릿 클래스 접근, 서블릿 인스턴스 변수 접근 등을 반드시 동기화 시켜주어야 한다.

서블릿 객체의 재사용

일단 생성된 Servlet 객체는 메모리에 남겨두어, 동일한 서블릿에 대해 요청이 온다면 다시 init() 부터 수행하는 것이 아니라 이전에 메모리에 남겨두었던 것을 재사용한다.

그래서 자바 서블릿으로 만들어진 페이지는 첫 로딩 때는 상대적으로 느렸다가 그 이후에는 미리 로딩된 서블릿을 이용하기 때문에 상대적으로 빠르다.

Tomcat에서의 Servlet

공식 문서 참조

Servlet (Servlet 3.0 API Documentation - Apache Tomcat 7.0.109)

A servlet is a small Java program that runs within a Web server. Servlets receive and respond to requests from Web clients, usually across HTTP, the HyperText Transfer Protocol.

https://tomcat.apache.org/tomcat-7.0-doc/servletapi/javax/servlet/Servlet.html

서블릿 인터페이스

•

서블릿은 웹서버 내부에서 동작하는 작은 자바 프로그램이다.

•

서블릿은 웹클라이언트에게 요청을 받고 그에 응답을 해준다.

◦

주로 HTTP를 통한다.

•

javax.servletGenericServlet 혹은 javax.servlet.http.HttpServlet을 상속받아서 인터페이스를 구현 가능하다.

GenericServlet과 HttpServlet

•

GenericServlet이란?

.service() 메소드를 제외한 나머지다. Servlet 인터페이스 메소드를 구현해놓은 abstract class HTTP 프로토콜 외 독립적인 프로토콜 서블릿을 만들 때 사용된다.

•

HttpServlet

우리가 주로 사용하는 서블릿이다. GenericServlet을 상속받고 추가로 HTTP 프로토콜의 기능 (doGet, doPost, ...)을 제공한다.

스프링 서블릿의 상속 관계

위와 같은 상속 관계를 갖는다. HttpServlet까지는 WAS라 불리는 톰캣에서 구현되고, 스프링은 WAS로 부터 상속받은 HttpServlet을 이용하여 스프링에서 쓰이는 Servlet들을 구현한다.

Reference

[Tomcat] Tomcat, JSP, Servlet 개념 및 구조

1. Servlet과 JSP JSP(Java Server Page) 확장자가 .jsp 파일 html 문서안에 자바 언어를 삽입해 사용할 수 있도록함 Servlet을 사용해 웹을 만들 경우 화면 인터페이스 구현이 어렵다는 단점을 보완하기 위해 만든 스크립트 언어 Servlet 확장자가 java 파일 자바의 일반적인 클래스와 동일한 개념 웹을 다룰 수 있도록 해주는 “HttpServlet” 클래스를 상속받은 클래스를 의미함 웹 어플리케이션의 수행과정 사용자가 URL(또는 IP)을 통해 WEB 서버를 호출하고 요청사항을 객체(request)에 담아서 전송함 WEB 서버는 요청 객체(request)을 받아서 바로 처리하거나 어플리케이션 서버(WAS)로 객체를 전달함 WAS 서버는 요청에 대한 내용과 요청 객체(..

https://yonghwankim-dev.tistory.com/382