Servlet

자바를 이용한 웹 프로그래밍을 위한 기술

Java 기반 웹 애플리케이션에서 요청-응답 구조의 서버를 구현하기 위한 표준 인터페이스이며, Jakarta EE(현재)에서 제공하는 서버 사이드 컴포넌트 기술이다.

• 클라이언트의 요청에 대해 동적으로 작동하는 웹 애플리케이션 컴포넌트
• 멀티 스레드 기반 동작
• 하나의 서블릿 인스턴스에 여러 요청이 동시에 진입하며, 각 요청은 별도 스레드로 처리
• MVC 패턴에서 Controller 역할을 수행

Servlet 클래스 계층 구조

서블릿은 javax.servlet.Servlet 인터페이스를 기반으로 하며, 주로 javax.servlet.http.HttpServlet 클래스를 상속받아 구현된다.

javax.servlet.Servlet (인터페이스)
         ↑
javax.servlet.GenericServlet (추상 클래스)
         ↑
javax.servlet.http.HttpServlet (추상 클래스)

• Servlet: 서블릿의 최상위 인터페이스. init(), service(), destroy() 등의 메서드를 정의
• GenericServlet: Servlet 인터페이스를 구현한 추상 클래스이며, 프로토콜 독립적인 서블릿 개발에 사용
• HttpServlet: GenericServlet을 확장한 클래스이며, HTTP 프로토콜에 특화된 기능을 제공

Servlet 클래스 주요 메서드

• init(ServletConfig config): 서블릿이 최초로 로딩될 때 한 번 호출되며, 초기화 작업 수행
• service(ServletRequest req, ServletResponse res): 클라이언트의 요청이 들어올 때마다 호출하여 요청을 처리
• doGet(), doPost() 등: HttpServlet에서 HTTP 메서드별 처리 메서드
• destroy(): 서블릿이 컨테이너에 의해 제거될 때 호출되며, 자원 해제 등의 정리 작업 수행

Servlet Life Cycle

1. 클래스 로딩과 인스턴스 생성
   • 매핑된 URL로 최초 요청이 들어오면 컨테이너가 클래스를 로딩하고 단일 인스턴스를 생성
   • web.xml의 load-on-startup 또는 Spring Boot 자동 설정에 따라 애플리케이션 기동 시점에 미리 로딩 가능
2. 초기화
   • init(ServletConfig config) 한 번 호출
   • 초기 파라미터(init-param)와 ServletContext 접근을 통해 외부 리소스 준비
3. 요청 처리
   • 매 요청마다 service() 호출
   • HttpServlet은 service() 내부에서 HTTP 메서드에 따라 doGet(), doPost() 등으로 위임
4. 소멸
   • 컨테이너 종료 또는 재배포 시 destroy() 한 번 호출
   • 내부 자원 정리 후 참조 해제되어 GC 대상이 됨

Servlet Container

서블릿을 실행시키고 관리하는 역할을 하는 컴포넌트

서블릿 컨테이너는 웹 서버와 통신하여 클라이언트 요청을 받아 서블릿에 전달하고, 서블릿의 응답 결과를 클라이언트에 전달한다.

Servlet Container 역할

1. 웹서버와 통신 지원
   • 서블릿과 웹서버가 통신하기 위해 필요한 기능 제공
   • 통신을 위한 listen, accept 등의 기능을 서블릿 컨테이너에서 API로 제공하여 직접 구현할 필요 없음
2. 서블릿 생명주기 관리
   • 서블릿의 생성, 초기화, 호출, 소멸 등의 생명주기를 관리
   • 최초 로딩 시점에 서블릿 클래스를 인스턴스화하여 초기화 메서드를 호출하고, 그 외에 요청이 들어오면 적절한 서블릿 메서드를 호출
   • 서블릿이 더 이상 필요하지 않을 때 참조를 해제해 GC 대상이 되도록 함
3. 멀티 스레드 지원 및 관리
   • 서블릿은 스레드로 동작하기 때문에 요청이 올 때마다 스레드 가져와 처리
   • 멀티 스레드 부분을 관리하고, 스레드 풀을 사용하여 스레드를 재사용
   • 개발자가 스레드를 직접 관리할 필요가 없이 싱글 스레드 프로그래밍 하듯이 편하게 개발 가능
4. 선언적인 보안 관리
   • 서블릿에 대한 보안을 관리를 해주어 보안 관련 코드를 작성하지 않아도 됨

Servlet Request 처리 과정

1. 사용자가 요청한 HTTP Request를 서블릿 컨테이너에 전달
2. 서블릿 컨테이너가 필터 체인을 적용(인코딩, 보안, 로깅 등)
3. 요청을 받은 서블릿 컨테이너에서 HttpServletRequest와 HttpServletResponse 인스턴스 생성
4. 요청 URL과 매핑 정보를 기반으로 대상 서블릿 탐색 및 로딩
5. 대상 서블릿의 service() 호출(내부에서 doGet()/doPost() 등 분기)
6. 필요 시 멀티파트 처리, 세션 생성/조회, 파라미터 바인딩 수행
7. HttpServletResponse 인스턴스에 로직 수행 후 생성된 응답 전송
8. 전송이 완료되면 HttpServletRequest, HttpServletResponse 인스턴스 소멸

서블릿과 스레드 풀

HTTP 요청이 많아질수록, 매번 스레드를 생성하고 종료하는 방식은 성능 저하를 유발하는데, 이러한 비용을 줄이기 위해 서블릿 컨테이너는 스레드 풀(Thread Pool) 방식을 사용한다.

• 스레드 풀은 일정 수의 스레드를 미리 생성해두고, 요청이 들어올 때마다 이를 재사용
• 요청 처리 후, 해당 스레드는 종료되지 않고 다시 풀에 반환되어 다음 요청에 재사용
• 스레드를 매번 생성/종료하지 않아도 되므로 CPU와 메모리 사용을 줄이고, 응답 시간도 단축
• 스레드 풀이 모두 사용 중일 경우, 대기 큐에 요청을 넣거나, 거절 정책을 통해 안전하게 처리
• maxThreads, minSpareThreads, acceptCount 등 설정 값을 통해 성능 튜닝이 가능(적절한 설정은 부하 테스트를 통해 결정)

참고자료

• 스프링 MVC 1편 - 백엔드 웹 개발 핵심 기술