WEB(05) - Servlet - 수업 36일차

Web Architecture
Servlet 계층구조의 이해
Servlet LifeCycle
ServletConfig & ServletContext
- Initialization Parameters

sun cloud

Web Architecture

지금까지 client, WAS, database에 대해 배웠었습니다. 오전 수업에서는 이 관계를 웹의 구조(관련 글 작성 예정)를 바라보는 관점에서 정리하는 시간을 가졌습니다.

Servlet 계층 구조의 이해

이번에는 서블릿의 계층 구조를 알아보고 이러한 구조의 장점은 무엇인지 알아보도록 하겠습니다.

servlet-hierarchy

서블릿의 계층 구조는 위와 같습니다.

Interface가 위쪽에 있고 아래쪽에서는 다양한 interface들을 implements하는 구조로 이루어져 있습니다.

API를 통해 보다 자세히 살펴보도록 하겠습니다.(java 수업 때는 JavaSE API를 참고했지만 DB, Servlet 부터는 JavaEE API를 참고합니다)

javax.servlet 패키지에 보시면 Servlet Interface가 있습니다.

그림의 아래부분을 보시면 모든 서블릿들이 반드시 구현하도록 강제하는 메소드를 정의한다고 합니다.

왜 모든 서블릿이 이 인터페이스를 반드시 구현해야 하는지 살펴보면 서블릿을 초기화하는 메서드들을 정의해 놓은 인터페이스이기 때문입니다.

클라이언트의 요청에 대해 서비스하고, 서버로부터 서블릿을 제거하기 위해서는 서블릿을 초기화해야 합니다.

Servlet 인터페이스는 이러한 초기화 작업을 하는 메서드를 정의해놓은 최상위 인터페이스입니다.(이 과정은 아래에 life-cycle 내용에서 자세히 설명드리도록 하겠습니다)

처음의 계층구조에서 확인할 수 있는데 저희는 GenericServlet 또는 HttpServlet으로 Servlet 인터페이스를 구현할 수 있습니다.

특징을 정리해보면 아래의 그림과 같습니다.

이제 다시 Servlet 계층 구조를 생각해보면 interface들이 상위에 있고 중간에 abstract class가 있다는 것은 알겠습니다.
그렇다면 왜 구현체들을 바로 만들지 않고 interface 중심의 설계를 했을까요?

자바 수업에서 JDBC 내용을 배울 때, 클라이언트가 구현부를 모르더라도 다양한 DB 벤더사의 제품들을 JDBC interface를 통해 다룰 수 있다고 배운 적이 있습니다.

(수업 내용을 캡쳐한 자료입니다)

Servlet API 역시 Servlet Interface(Servlet, ServletRequest, ServletResponse, HttpSession 등)들을 중심으로 정의하여 실제 구현 클래스들은 개별 WAS 제품군에서 정의합니다.

이러한 설계를 통해 다형성을 적용할 수 있습니다.

일반 웹 어플리케이션 개발 진영에서는 Servlet API, 즉 인터페이스를 보고 개발하도록 하고, 실제 구현부는 개별 WAS 제품군에서 작성한 클래스가 동작하도록 합니다.

그래서 웹 개발자들은 하위 구현체를 보지 않아도 사용이 가능하고 표준화가 이루어지게 됩니다.
또한 WAS가 변경되더라도 특정한 프로그램의 수정 없이 배포되어 실행될 수 있고 이는 Web Application과 개별 WAS 제품군과의 결합도를 낮춰 유지보수성을 향상시킵니다.

간단히 정리하자면 interface 중심의 설계로 다양한 DB vendor(제품군)들을 하나의 소통방식으로 각각의 동작을 수행하게 합니다.

Servlet LifeCycle

서블릿의 생명 주기에 대해 살펴보도록 하겠습니다.

앞에서 잠깐 언급을 드렸는데 Servlet/JSP 계층구조의 최상위 인터페이스는 Servlet이고 요청에 대한 서비스service()와 삭제destroy(), 초기화init()하는 메서드들이 있습니다.

위의 그림과 같이 메서드들이 사용되며 생명주기를 형성하며, WAS(정확히는 서블릿이 배포된 컨테이너)가 Servlet의 생명주기를 관리합니다.

Servlet Container는 web.xml(Deployment Descriptor)를 로딩하고 서블릿 객체를 생성합니다.

메서드들의 역할을 보면 다음과 같습니다.

메서드명	역할
`init()`	해당 서블릿을 초기화합니다. 서블릿마다 한 번 실행됩니다.
`service()`	해당 서블릿이 클라이언트에게 서비스하기 위해 실행됩니다(내부적으로 `doGet()` or `doPost()`로 연결). 클라이언트가 요청할 때마다 실행됩니다.
`destroy()`	해당 서블릿이 서비스 종료되기 직전에 호출합니다(WAS를 중지할 때 실행). ex) 백업할 자료가 있는 경우 -> 해당 메서드 내에서 직렬화하여 저장

예제 코드를 통해 위의 과정을 확인해보겠습니다.

package step2;

import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

/**
 * Servlet implementation class CountServlet
 */
public class CountServlet extends HttpServlet {
	private static final long serialVersionUID = 1L;
	private String path="C:\\kosta224\\iotest\\count";
	private int count;
    public CountServlet() {
        super();
       System.out.println("CountServlet 객체생성");
    }
    @Override
    	public void init() throws ServletException {
    		File countFile=new File(path);
    		if(countFile.isFile()) {
    			try {
					DataInputStream dis=new DataInputStream(new FileInputStream(countFile));
					count=dis.readInt();
					dis.close();
				} catch (FileNotFoundException e) {				
					e.printStackTrace();
				} catch (IOException e) {					
					e.printStackTrace();
				}
    		}else {
    			count++;
    		}
    		System.out.println("init 실행");
    	}
	protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
		System.out.println("service() 실행");
		response.setContentType("text/html;charset=utf-8");
		PrintWriter out=response.getWriter();
		out.println("<h3>CountServlet service 계열 메서드 doGet method 실행");
		out.println(" 접속수:"+count+"</h3>");
		count++;
		out.close();
	}
	@Override
		public void destroy() {			
			try {
				DataOutputStream dos=new DataOutputStream(new FileOutputStream(path));
				dos.writeInt(count);				
				dos.close();
			} catch (IOException e) {				
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println("destroy 실행- 조회수 백업");
		}
}

실행해보면 콘솔에서는 아래와 같이 정상적인 수행이 되었는지 출력을 통해 확인이 가능하고 브라우저에서는 접속 수를 확인할 수 있습니다.

새로고침을 통한 접속수 변화 확인

그리고 서버를 중단시키면 파일을 생성해서 해당 접속수를 저장하도록 합니다.

서버를 다시 실행하면 저장된 접속수를 불러와서 다시 사용할 수 있게 됩니다.

위의 상황을 면접 상황에서 질문을 받아 대답한다고 생각하고 접근해보겠습니다.

ex) LifeCycleServlet에 클라이언트가 10명이 접속해서 서비스를 받았다.

Q1. LifyCycleServlet 객체는 몇 개 생성되는가?

1개

Q2. init 메서드는 몇 번 실행되는가?

한 번

Q3. service 메서드는 몇 번 실행되는가?

열 번

Q4. destroy메서드는 몇 번 실행되는가?

서비스 종료(WAS 중지) 직전에 한 번

간단한 질문이지만 4번 질문에서 섣부르게 한 번이라고 단정짓지 않도록 유의해야 합니다.

ServletConfig & ServletContext

ServerConfig에서 config는 configuration의 줄임말로 설정의 의미를 갖고 있습니다.
context는 일반적으로 문맥이라는 뜻을 갖고 있는데 computer science에서는 비교적 다양한 상황에서 사용되어 ‘특정 연관성이 있는 정보의 묶음’, ‘어떤 객체를 핸들링하기 위한 접근 수단’ 등의 의미로 사용되고 있는 것 같습니다.
ServletContext에서의 Context 역시 의미에 대해 의견이 다양한 것 같습니다.

스택오버플로우에서 이에 관한 사용자들의 의견을 살펴보면 web application의 특정 정보 또는 기능을 담는 것을 지칭한는 의견이 많았고, 수업에서도 web application과 같은 맥락으로 사용되고 있습니다. (여담이지만 ServletContext에서의 Context가 의미를 명확하게 담지 못한 케이스라는 의견이 많은 것으로 보입니다. - 참조)

API document 설명을 살펴보겠습니다.

ServletConfig 객체는 servlet container에 의해 사용되는데 초기화 과정에서 서블릿에 정보를 넘겨줍니다.

ServletContext는 서블릿이 컨테이너와 소통하기 위한 메서드들을 정의합니다.

표로 간단히 특징을 살펴보겠습니다.

ServletConfig	ServletContext
개별 Servlet의 설정 정보를 저장하는 객체	Web Application내의 모든 서블릿과 jsp가 공유하는 자원(필요 시 정보를 set/get 가능)
Servlet Container에 의해 `init()` 호출 시점에 ServletConfig 객체가 주입	Web Application시작 시점에 생성되고 종료 직전에 소멸
초기 파라미터(init-param), ServletContext 객체 주소값 등이 ServletConfig에 저장되어 전달된다	Servlet의 `getServletContext()` 를 통해 참조
Servlet객체당 하나씩 생성된다.	Web Application당 하나 생성된다.

Initialization Parameters

먼저 초기 파라미터의 특징을 간단히 살펴보자면,

변경 가능성 있는 문자열을 web.xml에 설정해둔 뒤 Servlet/JSP에서 호출해서 사용합니다
문자열 변경 시 소스코드의 변경 없이 수정이 가능합니다
getInitParameter(String name):String 메서드를 사용합니다

범위에 따라 ServletConfig와 ServletContext를 이용한 방법이 있습니다.

Servlet 인스턴스가 사용할 초기 파라미터의 설정은 ServletConfig를 이용합니다. <servlet>태그의 sub태그인 <init-param>을 이용해 설정합니다.
web application 내 모든 Servlet이 사용할 초기 파라미터의 설정은 ServletContext를 이용합니다. <context-param>태그를 이용해 설정합니다.

Attribute

: Servlet간에 공유하는 객체를 지칭합니다.

Scope

Attribute를 저장하는 공간으로 공유 범위에 따라 다음의 세 가지 범위로 나눕니다.
1. request scope: HttpServletRequest 이용
  - Request가 살아있는 동안 공유
2. session scope: HttpSession 이용(Session은 다음 글에서 자세히 다룰 예정입니다.)
  - 한 명의 client(web browser)가 살아있는 동안 공유
3. application scope: ServletContext 이용
  - Application이 시작해서 종료될 때까지 공유

관리 메소드

: Attribute는 key-value로 관리됩니다.

setAttribute(String key, Object value)
getAttribute(String key): Object
removeAttribute(String key)
getAttributeNames(): Enumeration

간단한 예제를 통해 위의 개념들을 어떤 방식으로 사용하는지 살펴보도록 하겠습니다.

1.ServletConfig 테스트입니다.

package step3;

import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

/**
 * Servlet implementation class ServletConfigTestServlet
 */
public class ServletConfigTestServlet extends HttpServlet {
	private static final long serialVersionUID = 1L;
       
  
	protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
		response.setContentType("text/html;charset=utf-8");
		PrintWriter out=response.getWriter();
		out.println("<h3>ServletConfig study</h3>");
		String name=this.getServletConfig().getServletName();
		out.println("ServletConfig로부터 Servlet Name을 반환받음:"+name);
		String frameworkConfig=getServletConfig().getInitParameter("contextConfigLocation");
		out.println("<hr>framework 설정파일:"+frameworkConfig);
		out.close();
	}
}

web.xml(DD)는 다음과 같습니다.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://Java.sun.com/xml/ns/javaee" xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee; http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_2_5.xsd http://java.sun.com/xml/ns/javaee http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_2_5.xsd" id="WebApp_ID" version="2.5">
  <display-name>webstudy07-servlet-LifeCycle-inst</display-name>
  <welcome-file-list>
    <welcome-file>index.html</welcome-file>
  </welcome-file-list>
  <servlet>
    <description></description>
    <display-name>ServletConfigTestServlet</display-name>
    <servlet-name>MyServletConfigTestServlet</servlet-name>
    <servlet-class>step3.ServletConfigTestServlet</servlet-class>
    <init-param>
      <param-name>contextConfigLocation</param-name>
      <param-value>springmvc-config.xml</param-value>
    </init-param>
  </servlet>
  <servlet-mapping>
    <servlet-name>MyServletConfigTestServlet</servlet-name>
    <url-pattern>/ServletConfigTestServlet</url-pattern>
  </servlet-mapping>
</web-app>

DD에서 <init-param>태그를 보시면 name과 value의 쌍으로 정보를 입력합니다. 아직 SpringMVC를 배우지 않았지만 나중에 위와 같이 오늘 배운 내용을 사용하게 될 것 같습니다.

실행시켜보면 다음과 같이 정보가 정상적으로 전달되고 저장되는 것을 확인하실 수 있습니다.

2.ServletContext 테스트입니다.

package step4;

import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
/**
 * Servlet implementation class ContextTest1
 */
public class ContextTest1 extends HttpServlet {
	private static final long serialVersionUID = 1L;
    /**
     * @see HttpServlet#HttpServlet()
     */
    public ContextTest1() {
        super();
    }
	/**
	 * @see HttpServlet#doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
	 */
	protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
		response.setContentType("text/html;charset=utf-8");
		PrintWriter out=response.getWriter();
		String name=getServletConfig().getServletName();
		out.println("<h3>"+name+"에서 ServletContext를 테스트</h3>");
		String info=getServletConfig().getServletContext().getInitParameter("security");
		out.println("ServletContext로부터 정보를 가져옴:"+info);
		out.close();
	}
}

package step5;

import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

/**
 * Servlet implementation class ContextTest2
 */
public class ContextTest2 extends HttpServlet {
	private static final long serialVersionUID = 1L;
       
    /**
     * @see HttpServlet#HttpServlet()
     */
    public ContextTest2() {
        super();
        // TODO Auto-generated constructor stub
    }
	/**
	 * @see HttpServlet#doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
	 */
	protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
		response.setContentType("text/html;charset=utf-8");
		PrintWriter out=response.getWriter();
		String name=getServletConfig().getServletName();
		out.println("<h3>"+name+"에서 ServletContext를 테스트</h3>");
		String info=getServletConfig().getServletContext().getInitParameter("security");
		out.println("ServletContext로부터 정보를 가져옴:"+info);
		out.close();
	}

}

web.xml(DD)는 다음과 같습니다.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://Java.sun.com/xml/ns/javaee" xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee; http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_2_5.xsd http://java.sun.com/xml/ns/javaee http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_2_5.xsd" id="WebApp_ID" version="2.5">
  <display-name>webstudy07-servlet-LifeCycle-inst</display-name>
  <welcome-file-list>
    <welcome-file>index.html</welcome-file>
  </welcome-file-list>
  <servlet>
    <description></description>
    <display-name>ContextTest1</display-name>
    <servlet-name>ContextTest1</servlet-name>
    <servlet-class>step4.ContextTest1</servlet-class>
  </servlet>
  <servlet-mapping>
    <servlet-name>ContextTest1</servlet-name>
    <url-pattern>/ContextTest1</url-pattern>
  </servlet-mapping>
  <servlet>
    <description></description>
    <display-name>ContextTest2</display-name>
    <servlet-name>ContextTest2</servlet-name>
    <servlet-class>step5.ContextTest2</servlet-class>
  </servlet>
  <servlet-mapping>
    <servlet-name>ContextTest2</servlet-name>
    <url-pattern>/ContextTest2</url-pattern>
  </servlet-mapping>
  <context-param>
    <param-name>security</param-name>
    <param-value>spring-security.xml</param-value>
  </context-param>
</web-app>

실행해보면 다음과 같이 ContextTest1, ContextTest2 모두 동일한 자원을 공유한다는 것을 확인할 수 있습니다. 다른 브라우저(client)에서 실행하더라도 객체는 유지되고 동일한 객체임을 보여줍니다.

이것으로 오늘 복습은 마치도록 하겠습니다.

마지막에 배운 ServletConfig, ServletContext의 내용은 나중에 Spring의 DispathcerServlet이나 maven, gradle 등의 툴을 사용할 때 직접 다뤄보면서 익힐 수 있는 내용으로 지금은 가볍게 이런 기능들이 있다는 정도로만 알고 넘어가도록 하겠습니다.

오늘 수업 내용은 명확한 쓰임새나 구조를 이해하기에 어려움이 있었습니다. 다음 주에는 보다 실습 위주로 진행을 할 예정이기에 일주일간 배운 웹 수업 내용을 보다 깊이 이해할 수 있도록 해야겠습니다.

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