MVC study 1) Web application 설정, Servlet

 

** 해당 포스트는 김영한님의 인프런 MVC 기초 강의를 요약한 자료입니다. **

 

 

백엔드 웹 기술을 학습하기 어려운 이유는 3가지

• HTTP에 대한 기반 지식 부족
• 20년의 역사.. 왜 이렇게 되는지
• 스프링 MVC의 방대함

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1. 웹 서버 / 웹 어플리케이션 서버

모두 HTTP 기반으로 통신한다.

웹서버 - HTTP 기반으로 동작, 정적 리소스 제공, 기타 부가 기능 (아파치, NGINX)
웹 애플리케이션 서버 - HTTP 기반으로 동작, 웹 서버 기능 포함 + 프로그램 코드를 실행하여 어플리케이션 로직 수행
(동적 HTMLL, HTTP API(JSON), 서블릿, JSP, 스프링 MVC)

** was는 프로그래밍 코드를 만드는데 더 특화되어 있다.

 

> Q. 그럼 왜 WAS만 쓰지 웹 서버를 왜 두지?

그러나 WAS만 쓰면 너무 많은 역할을 담당하여 서버 과부하가 우려되기 때문이다.

 

정적 리소스는 파일에 있는 것을 내려주기만 하면 된다.

비싼 애플리케이션 로직이 정적 리소스 때문에 수행이 어려워지면 안된다.

WAS는 장애가 생길 수 있기에 (개발자의 로직이 들어가므로) 장애시 오류 화면도 노출 불가능해짐.

 

이렇게 구조화하면 역할을 분담 가능.

효율적인 리소스 관리 (정적 리소스가 많이 사용되면 웹 서버 증설.. 애플리케이션 리소스가 많이 필요하면 WAS 증설..)

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2. 서블릿

서블릿이 없다면 HTTP 요청 메시지를 받아 응답할 때 (서버 TCP/IP 대기, 소켓 연결, HTTP 요청 메시지 읽기, POST 방식, /save URL 확인, Content-Type 확인, HTTP 메시지 바디 내용 파싱, 저장 프로세스, 비즈니스 모델 , HTTP 응답 메시지 생성, TCP IP 응답 전달, 소켓 종료) 를 온전히 해야한다.

 

서블릿은 비즈니스 모델 부분을 제외하고 모든 부분을 자동화한다.

** 서블릿은 비즈니스 모델을 제외한 HTTP 요청과 HTTP 응답을 자동화해주는 도구이다.

 

서블릿 컨테이너 : WAS 안에 존재하여 서블릿들을 생성/호출/관리... 즉, 생명주기를 관리해준다.

서블릿을 지원하는 WAS를 서블릿 컨테이너라고 한다.

서블릿 객체를 ‘싱글톤'으로 관리한다. (객체를 1개만 사용하여 그 객체를 공유하여 사용함)

(request, response는 항상 실행될 때마다 생성되어야 하지만... 서블릿은 그럴 필요가 없다.)

그래서 공유 변수 사용을 주의해야한다.

동시 요청을 위한 멀티 쓰레드 처리를 지원한다.

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3. 동시 요청 - 멀티쓰레드

서블릿을 누가 호출할까 ? → 쓰레드

프로세스 : 프로그램을 실행하는 것

쓰레드 : 어플리케이션 코드를 하나 하나 내부에서 순차적으로 실행하는 것

 

쓰레드는 한번에 하나의 코드 라인만 수행한다.

동시 처리가 필요하다면 쓰레드를 추가로 생성해야 한다.

1. 요청마다 쓰레드 생성 :

장점

• 동시 요청을 처리할 수 있다.
• 리소스(CPU, 메모리)가 허용할 때 까지 처리 가능
• 하나의 쓰레드가 지연 되어도 낭머지 쓰레드는 정상 동작한다.

단점

• 쓰레드는 생성 비용이 비싸다 (응답 속도가 늦어진다.)
• 쓰레드는 컨텍스트 스위칭 비용이 발생한다.
• 쓰레드 생성에 제한이 없다.

→ 고객 요청이 너무 많이 오면, CPU나 메모리가 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다.

예를 들면 cpu 코어 1개고 쓰레드 2개면... 하나 하나 전환하면서 동작하게 되는 것이고 그 속도가 매우 빨라서 두 개를 동시에 하는 것처럼 보이는 것이다.

1. 쓰레드 풀 이용: (WAS는 이렇게 이용한다.)

 

필요한 쓰레드를 쓰레드 풀에 보관하고 관리한다.

 

풀 안에 미리 쓰레드를 만들어놓고 (예를 들면 200개), 놀고 있는 쓰레드에 할당을 해준다.

사용이 다 끝나면 죽이고 다시 생성하는 것이 아닌, 쓰레드 풀에 다시 넣어놓는 것

최대 쓰레드가 모두 사용중이라면 ? → 기다리는 요청을 거절하거나 특정 숫자만큼만 대기하도록 설정 가능

장점

• 쓰레드가 미리 생성되어 있으므로 쓰레드 생성하고 종료하는 비용(CPU)가 절양되고 응답 시간이 빠르다.
• 너무 많은 요청이 들어와도 기존 요청은 안전하게 처리할 수 있다.

쓰레드 풀 - 실무 팁:

- WAS의 주요 튜닝 포인트는 쓰레드 풀의 쓰레드 수이다.
- 값을 너무 낮게 설정하면? - 동시 요청 많을 때 서버 리소스는 여유롭지만, 클라이언트는 금방 응답 지연

(cpu 사용률이 50 안되면 개발자의 수치)

• 이 값을 너무 높게 설정하면? - 동시 요청이 많으면 CPU, 메모리 리소스 임계점 초과로 서버 다운

서버 죽으면 다시 복구하기 쉽지 않다.

• 장애가 발생한다면?

클라운드라면? 일단 서버를 늘리고, 나중에 튜닝. 클라우드가 아니라면? 매번 잘 튜닝


쓰레드 풀의 적정 숫자는?

애플리케이션 로직의 복잡도, CPU, 메모리, IO 리소스 상황에 따라 모두 다름...

** 성능 테스트를 해야한다 ! (아파치 ab, 제이미터, nGrinder(네이버 오픈 소스))

서버가 트래픽을 얼마나 받는지 가늠하기. 생각보다 못받으면 병목현상을 찾아 튜닝

 

결론 : 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)는 주의해서 사용.

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4. HTML, HTTP API, CSR, SSR

HTML : 정적 리소스 or HTML 페이지(동적)(뷰 템플릿.. jsp, 타임리프)

HTTP API : HTML이 아니라 데이터를 전달 (주로 JSON 형식 사용)

데이터만 주고 받는다. UI 화면이 필요하면, 클라이언트가 별도 처리

** HTTP 주고 받을 때 백엔드 개발자가 고려해야 할 것은 정적 리소스, HTML페이지(동적 페이지), HTTP API(데이터)

SSR : 서버 사이드 렌더링

서버에서 최종 HTML을 생성하여 클라이언트에 전달

CSR : 클라이언트 사이드 렌더링

HTML 결과를 자바스크립트를 사용해 웹 브라우저에서 동적으로 생성하여 적용

ex) 구글 지도, Gmail 등.. 줌 해도 다시 페이지 새로고침하지 않는 기술들

백엔드 개발자의 입장에서 UI 기술은 얼만큼 알아야 할까?

 

백엔드 - 서버 사이드 렌더링 기술

• JSP, 타임리프
• 화면이 정적이고, 복잡하지 않을 때 사용
• 백엔드 개발자는 서버 사이드 렌더링 기술 학습 필수

 

프론트엔드 - 클라이언트 사이드 렌더링 기술

• React, Vue.js
• 복잡하고 동적인 UI 사용
• 웬 프론트엔드 개발자의 전문 분야

 

선택과 집중

• 백엔드 개발자의 웹 프론트엔드 기술 학습은 옵션
• 백엔드 개발자는 서버, DB, 인프라 등등 수 많은 백엔드 기술을 공부해야 한다.
• 웹 프론트엔드도 깊이있게 잘 하려면 숙련에 오랜 시간이 필요하다.

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자바 웹 기술 역사

1. 서블릿 - HTML 생성이 어려움. (java code로 써야하고...)
2. JSP - HTML 생성은 편리하지만, 비즈니스 로직까지 너무 많은 역할 담당 (한 .jsp가 몇천줄)
3. 서블릿, JSP 조합 MVC 패턴 사용 (많은 개발자들이 프레임워크를 만들어볼까)
4. MVC 프레임워크 춘추 전국 시대 - 수 많은 MVC 프로임워크가 나옴

• MVC 패턴 자동화, 복잡한 웹 기술을 편리하게 사용할 수 있는 다양한 기능 지원
• 스트럿츠, 웹워크, 스프링 MVC(과거 버전)

1. 현재 기술

• 애노테이션 기반의 스프링 MVC 등장

—> @Controller

—> MVC 프레임워크의 춘추 전국 시대 마무리

 

• 스프링 부트 등장

—> 스프링 부트는 서버를 내장

—> 과거에는 서버에 WAS를 직접 설치하고, 소스는 War 파일을 만들어서 설치한 WAS에 배포

—> 스프링 부트는 빌드 결과(Jar)에 WAS 서버 포함 → 빌드 배포 단순화

스프링 웹 기술 2가지 분화

1. Web sevlet - Spring MVC
2. Web Reactive - Spring WebFlux (스프링 웹 플럭스)

• 비동기 넌 블러킹 처리, 최소 쓰레드로 최대 성능, 함수형 스타일 → 그러나 기술적 난이도 매우 높고 일반 MVC도 충분히 빠르다. 성능이 아주 중요할 때만 사용

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자바 뷰 템플릿 역사

1. JSP - 속도 느림, 기능 부족
2. 프리마커(Freemarker), 벨로시티(Velocity) - 속도 문제 해결
3. 타임리프

• 내츄럴 템플릿 : HTML의 모양을 유지하면서 뷰 템플릿 적용 가능
• 스프링 MVC와 강력한 기능 통합
• 최선의 선택. 단, 성능은 프리마커와 벨로시티가 더 빠름.

** 스프링부트에서 JSP를 권장하지 않는다.

 

 

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HTTP 요청 받는 방법 : GET, POST, HTTP message body(JSON)(POST, PUT, PATCH)

1)GET

파라미터 이름이 하나일 때는 request,getParameter(), 중복일 때는 request.getParameterValues()

2)POST

content-type이 존재한다.

request,getParameter(), request.getParameterValues() 쿼리 파라미터 메소드 동일하게 사용가능.

cf.content-type은 HTTP 메시지 바디의 **데이터 형식**을 지정한다. (ex. 폼으로 보내준다, JSON으로 보내준다)

3) HTTP 요청 데이터 - API 방식


3-1 단순 텍스트 :

ServletInputStream inputStream = request.getInputStream(); // byte코드로 담아옴
String s = StreamUtils.copyToString(inputStream, StandardCharsets.UTF_8);//문자로 바꿀 때는 인코딩 정보를 줘야함

System.out.println("s = " + s);

3-2 JSON 객체 :

@WebServlet(name = "requestBodyJsonServlet", urlPatterns = "/request-body-json")
public class RequestBodyJsonServlet extends HttpServlet {

    private ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();

    @Override
    protected void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {

        ServletInputStream inputStream = request.getInputStream();
        String s = StreamUtils.copyToString(inputStream, StandardCharsets.UTF_8);

        System.out.println("message :" + s);

        HelloData helloData = objectMapper.readValue(s, HelloData.class); //objectMapper를 통해 JSON 객체를 파싱하여 자바 객체로 변환

        System.out.println("helloData.getUsername() = " + helloData.getUsername());
        System.out.println("helloData.getAge() = " + helloData.getAge());
    }
}

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** HTTP 응답 메시지 생성

HTTP 응답코드 지정, 헤더 생성, 바디 생성, Content-Type, 쿠키, Redirect

content, 쿠키, redirect 편의 메서드들

private void content(HttpServletResponse response) {
    //Content-Type: text/plain;charset=utf-8
    //Content-Length: 2
    //response.setHeader("Content-Type", "text/plain;charset=utf-8");
    response.setContentType("text/plain");
    response.setCharacterEncoding("utf-8");
    //response.setContentLength(2); //(생략시 자동 생성)
}

private void cookie(HttpServletResponse response) {
    //Set-Cookie: myCookie=good; Max-Age=600; //
    //response.setHeader("Set-Cookie", "myCookie=good; Max-Age=600");
    Cookie cookie = new Cookie("myCookie", "good");
    cookie.setMaxAge(600); //600초 동안 유효하다
    response.addCookie(cookie);
}

private void redirect(HttpServletResponse response) throws IOException {
    //Status Code 302
    //Location: /basic/hello-form.html
    //response.setStatus(HttpServletResponse.SC_FOUND); //302
    //response.setHeader("Location", "/basic/hello-form.html");
    response.sendRedirect("/basic/hello-form.html");
}

응답의 세 종류 : 단순 텍스트 응답, HTML 응답, HTTP API (JSON) 응답

HTML 응답

@WebServlet(name = "responseHtmlServlet", urlPatterns = "/response-html")
public class ResponseHtmlServlet extends HttpServlet {

    @Override
    protected void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
       //Content-Type : text/html;charset=utf-8
        response.setContentType("text/html");
        response.setCharacterEncoding("utf-8");

        PrintWriter writer = response.getWriter();
        writer.println("<html>");
        writer.println("<body>");
        writer.println("    <div>안녕</div>");
        writer.println("</body>");
        writer.println("</html>");

    }
}

JSON 응답

@WebServlet(name = "responseJsonServlet", urlPatterns = "/response-json")
public class ResponseJsonServlet extends HttpServlet {

    private ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();

    @Override
    protected void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {

        response.setContentType("application/json");
        response.setCharacterEncoding("utf-8");

        HelloData helloData = new HelloData();
        helloData.setUsername("kim");
        helloData.setAge(20);

        //json으로 바꾸기
        String s = objectMapper.writeValueAsString(helloData);
        response.getWriter().write(s);
    }
}

질문

HTTP와 HTML의 차이?

멀티 쓰레드, 멀티 프로세스 (fork 는 어디 속할까?)

캐시 무효화?