이번 글에서는 Spring MVC 라이프 사이클에 대해 이야기해보고자 합니다.
라이프 사이클이 저에게는 복잡하기도 하고 이번 글도 이해하는 과정 중에 작성하는 글이므로 잘못된 부분은 일러주시면 감사하겠습니다 :^)
Spring MBC의 요청 Life Cycle에 대해 다루기 전에 Servlet과 Servlet Container에 대해 알아보겠습니다.
Servlet
Servlet이라는 기술은 웹 서버의 성능을 향상시키기 위해 사용되는 Java 클래스의 일종입니다.
일반적으로 Java 기반의 웹 애플리케이션을 만들기 위해 사용되고,
웹 서버에서는 다양한 요청을 처리하기 위해서 굉장히 많은 low level 기술이 필요한데, 이때 서블릿을 이용한다고 볼 수 있습니다.
그래서 좁은 의미로는 서블릿을 (자바 기반의) 웹 페이지를 동적으로 생성하는 기술이라고도 말할 수 있습니다.
어떻게 Servlet이 탄생했나요?
원래 이전에는 Web Server가 모든 클라이언트의 요청을 받아서 처리했는데요,
어느 순간부터 "WEB(웹)"에 대한 이용률이 급증했습니다.
당연히 클라이언트의 요청은 증가했고, 이에 따라 여러 문제가 발생했습니다.
Web Server 하나로 처리하기에는 힘들어진 이 한계를 극복하기 위해
Web Application Server가 탄생합니다. 이를 Servlet Container라고도 합니다.
WAS는 Web Server가 전달하는 요청을 Servlet을 실행시켜 처리하도록 합니다.
결국 WAS가 Servlet을 구현/실행/관리시키며, Servlet이 사용자의 요청을 처리하는 것입니다.
(참고) WAS가 곧 Servlet Container인가?
WAS는 웹 애플리케이션을 실행하는 Server입니다.
이 서버는 웹 애플리케이션 동작을 위해 여러 서비스를 제공합니다.
그중 Servlet Container 기능이 포함되어 있습니다.
Servlet Container는 아래에서 공부해볼 예정인데, 간단히 Servlet을 실행해서 동적인 컨텐츠를 생성하는 역할을 합니다.
결국 Servlet Container는 WAS의 중요한 핵심 기능입니다.
(참고) 서블릿을 어떻게 작성할까요?
서블릿을 작성하기 위해서는 javax.servlet과 javax.servlet.http에서 제공하는 클래스나 인터페이스를 상속해야 합니다.
일반 서비스를 구현할 때는?
서블릿의 생명주기를 관리 및 기능하는 메서드들로 이루어진 GenericServlet 클래스를 확장하면 됩니다.
HTTP 기반의 서비스를 구현할 때는?
일반적인 서블릿 기능을 제공하는 GenericServlet을 확장하면서 HTTP 관련 메서드(doGet, doPost 등)을 추가적으로 제공하는 HttpServlet 클래스를 확장하면 됩니다.
Servlet 인터페이스는 아래와 같은 메서드를 가지고 있는데 서블릿의 생명주기를 관리하는 메서드들입니다.
일반적으로 init > service > destroy 순으로 생명주기는 흘러갑니다.
1. init() : 서블릿이 초기화될때 호출 (서블릿이 웹 컨테이너에 등록되어 있지 않을 때 호출)
2. service() : 요청이 들어오면 WAS에서 서블릿 호출. 이때 실행되는 메서드. 각각의 HTTP 메서드에 맞게 들어온 요청을 처리.
3. destroy() : WAS가 종료되는 시점에 서블릿 종료를 요청하기 위해 호출. 종료 시에 처리해야하는 작업들을 처리.
// javax.servlet.Servlet.java
public interface Servlet {
public void init(ServletConfig config) throws ServletException;
public ServletConfig getServletConfig();
public void service(ServletRequest req, ServletResponse res)
throws ServletException, IOException;
public String getServletInfo();
public void destroy();
}Servlet Container (Web Application Server의 핵심 기능)
- 웹 애플리케이션 서버(WAS) 의 중요한 부분으로,
Servlet API를 구현하고 Servlet을 실행/관리하는 환경을 제공하여
동적 웹 처리를 수행합니다. - 구현되어 있는 Servlet 클래스의 규칙에 맞게 서블릿 객체를 초기화, 호출, 종료하는 생명 주기를 관리합니다.
(이때 서블릿 객체는 빈과 마찬가지로 싱글톤으로 관리가 됩니다.) - WAS가 WS로부터 요청을 받으면, Servlet을 통해 요청을 처리하도록 합니다. ex) Tomcat, Jetty
Servlet Container의 역할
WAS의 메인 기능이라고 할 수 있는 서블릿 컨테이너는 아래와 같은 역할을 맡습니다.
1. 서블릿 클래스의 로드, 초기화, 호출, 소멸까지의 라이프 사이클을 관리하는 역할
2. 웹 서버와 통신하여 동적 서비스를 응답하는데, 해당 통신을 위해 소켓을 만드는 역할
3. 클라이언트로부터 요청 받을 때마다 스레드를 생성해 요청을 처리하는 역할 (서블릿 컨테이너에서 스레드 풀로 스레드를 별도로 관리하여 실행합니다.)
HttpServlet의 동작과정은 아래와 같습니다.
**Servlet Container == WAS는 아니지만 이해를 위해 Servlet Container (WAS)로 표현합니다.
1.클라이언트의 요청 수신
- 클라이언트가 HTTP 프로토콜을 이용해 서버에 요청을 보내면, 이 요청이 Web Server(WS)(Apache, Nginx)에 도달하합니다.
- WS는 요청이 동적 컨텐츠 요청인 경우 Servlet Container (WAS)로 전달합니다.
2. Servlet Container -> 서블릿 매핑 작업
- Servlet Container(WAS) 는 URL 패턴과 알맞은 Servlet 클래스를 매핑하여 요청된 URL에 해당하는 Servlet을 찾습니다.
- 매핑 정보는 보통 `@XXXMapping`애노테이션으로 설정되어 있습니다.
3. 서블릿 인스턴스 생성
- 요청을 분석하여 해당 요청을 처리할 Servlet 클래스가 컨테이너에서 실행된 적이 있거나 메모리에 생성된 인스턴스(process)가 있는지 확인합니다.
- 없다면,
- Servlet Container(WAS) 가 Servlet의 init() 메소드 호출 => Servlet 클래스의 인스턴스를 생성
: Servlet이 처음 로드될 때 한번만 호출
-> 보통 `HttpServlet` 클래스를 상속받은 클래스입니다. (HttpServletRequest와 HttpServletResponse 객체)
- Servlet Container(WAS) 가 Servlet의 init() 메소드 호출 => Servlet 클래스의 인스턴스를 생성
- 없다면,
- 요청을 처리할 Thread를 생성하고 해당 Servlet 객체의 service() 메서드를 호출합니다. => 이때 HTTP 요청을 전달합니다.
4. HTTP 요청 처리 및 응답 생성
- Servlet 객체의 service() 메서드에서는
요청 종류(Method)에 따라 doXXX()를 호출하는데, 이때 HttpServletRequest, HttpServletResponse 객체를 인자로 넘깁니다.- doGet(), doPost(), doPut(), doDelete()
- doXXX() 에서 리턴된 동적 결과물을 클라이언트에게 보낼 Http Response 를 생성합니다.
5. HTTP 응답 전송
제어권은 다시 Servlet Container(WAS) 에게 넘어가서, HTTP 응답을 Web Server(WS)에게 전달하고, 이는 최종 클라이언트에게 전송됩니다.
요청 처리가 완료되면
- HttpServletRequest, HttpServletResponse 메모리는 소멸됩니다. (by Garbage Collection)
- Servlet은 컨테이너에 남아있고, 다른 HTTP 요청들을 처리할 수 있습니다.
javaEE로 웹서비스를 직접 구현할때에는 서블릿을 만들기 위해 위의 Servlet 인터페이스의 구현체를 직접 만들어 사용 했지만,
스프링에서 Dispatcher Servlet이라는 Spring MVC 패턴에서 모든 요청을 처리하는 핵심 서블릿을 제공하면서
개발자는 별도의 서블릿을 개발하지 않을 수 있게 됩니다.
Dispatcher Servlet 이 무엇인지 공부는 아래에서 하겠습니다.
HttpServletRequest와 HttpServletResponse
- 클라이언트가 요청 시 갖고있는 HTTP 프로토콜 정보를 HttpServletRequest에 저장합니다.
- HttpServletRequest는 ServletRequest 인터페이스를 확장하여 HTTP 서블릿에 대한 요청 정보(요청 파라미터, HTTP 헤더, 세션 및 쿠키 데이터, 요청에 사용된 URL 등)를 제공하는 인터페이스입니다.
- HTTP 프로토콜의 요청 정보를 서블릿에게 전달하기 위한 목적으로 사용합니다.
- 메서드
- 헤더 정보, 파라미터, 쿠키, URI, URL 등의 정보를 읽어 들이는 메서드를 가집니다.
- body의 stream을 읽어들이는 메서드가 존재합니다.
- 주요 메서드 :
- getParameterNames() : 현재 요청에 포함된 매개변수
- getParameter(name) : name이 이름인 매개변수 값
- getParameterValues(name) : name이 이름인 매개변수 값을 문자열 배열로 반환
- getCookies() : 모든 쿠키 값을 배열로 반환
- getMethod() : HTTP 메서드를 반환
- getSession() : HttpSession 현재 세션 객체를 반환
- getRemoteAddr() : 현재 클라이언트의 IP 주소 반환
- getProtocol() : 현재 서버의 프로토콜 반환 (문자열)
- setCharacterEncoding() : 웹서버로 전달되는 내용을 인코딩하여 반환
- getAttribute(name) : name과 같은 이름을 갖는 매개변수 값을 Object 타입으로 반환
- setAttibute(name, value) : name과 같은 이름을 가진 매개변수의 값을 value로 수정
- 응답을 보낼때는 HttpServletResponse 객체를 통해 응답합니다.
HttpServletResponse 클래스도 ServleResponse 인터페이스를 확장하였으며, HTTP 프로토콜에 특화된 기능을 제공합니다. - HttpServletReponse는 Spring에서 실행될 컨트롤러 빈 오브젝트, ModelAndView, 발생 예외 등을 제공받습니다.
- 주요 메서드 :
- setHeader() : 응답 헤더에 원하는 값 세팅
- setStatus() : 응답 헤더에 상태 값 세팅
- sendError() : 클라이언트에게 발생한 에러 응답을 발송
- sendRedirect() : 클라이언트에게 리다이렉트 응답을 발송
간단하게(?) 서블릿, 서블릿 컨테이너에 대해 알아봤습니다.
이제 클라이언트의 요청에 대한 Life Cycle에서 이루어지는 기능들이 무엇인지, 어떠한 작업을 어떻게 처리하는지 알아보겠습니다.
Spring MVC Request Lifecycle
클라이언트로부터 요청이 들어오고 응답이 나가면서 실행되는 순서는 Filter -> <- Interceptor -> <- AOP -> <- Controller -> <- Service -> <- Repository -> <- DB 순입니다.
Filter (Servlet Filter)
그림에서 알 수 있듯, Request가 들어오면, DispatcherServlet에 진입하기 전에 Filter가 가장 먼저 실행됩니다.
1. 서블릿 컨테이너는 웹 어플리케이션을 시작할 때 DD파일(web.xml)에 등록된 필터의 인스턴스를 생성하고 init()을 호출합니다.
2. 클라이언트 요청이 들어오면 해당하는 필터의 doFilter()를 호출합니다. (마지막 필터까지 연쇄적으로 호출)
3. 마지막 필터는 서블릿의 service()를 호출합니다.
Servlet과 거의 동일하지만 기능이 Filtering 이기 때문에 Servlet Filter라는 이름이 지어졌다고 하네요.
+ Filter는 Servlet 단위에서 실행됩니다. (Spring과 무관하게 사용할 수 있지요)
<> 반면 AOP는Proxy패턴의 형태로 실행됩니다.
Filter는 메서드가 총 3개 있습니다.
public interface Filter {
// 필터 인스턴스 초기화
public default void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {}
// 전 후 처리
public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,
FilterChain chain) throws IOException, ServletException;
// 필터 인스턴스 종료
public default void destroy() {}
}
서블릿 필터는 DispatcherServlet 이전에 실행되기 때문에 요청 내용을 변경하거나 체크하는 것을 수행하고,
자원의 처리가 끝난 후에도 응답 내용에 대해서 변경 처리할 수 있습니다.
그래서 일반적으로 인코딩 변환 처리, XSS 방어 요청에 대해 처리하는 등의 역할을 맡습니다.
doFilter()의 매개변수에는 ServletRequest, ServletResponse가 보이는데요?
> 서블릿 컨테이너는 HTTP 요청 메시지를 기반으로 HttpServletRequest(클라이언트 요청 정보를 제공), HttpServletResponse 두 객체를 생성합니다.
DispatcherServlet
기존 서블릿의 동작 과정은 위에서 언급했지요.
그럼 DispatcherServlet은 뭘까요?
dispatch의 사전적 정의는 '(특보를) 발송하다(send quickly)', '특파하다(dispose)'입니다.
연관되는 뜻이 '신속히 일을 처리하다'라는 의미가 담겨있다고 합니다. 말그대로 무언가를 신속히 보내주는 의미로 느껴지는데요.
이를 Servlet에 대입해보면, "Servlet Container로 들어오는 요청을 관제, 발송하는 역할"을 한다고 할 수 있습니다.
들어오는 요청이 바로 클라이언트로부터 온 요청입니다.
Dispatcher Servlet은 이를 처리하기 위해 적절한 Controller에게 전달해주는 역할을 합니다.
클라이언트로부터 HTTP 프로토콜을 통해 들어오는 모든 요청은 웹서버 -> Servlet Container에게 전달되는데, 이때 Servlet Container의 제일 앞에서 우선적으로 받아 처리하는 프론트 컨트롤러(Front Controller)라는 것을 정의하였고 이것이 DispatcherServlet 입니다.
기존에는 모든 Servlet에 대해 URL 매핑을 하여 web.xml에 모두 등록해줘서 Servlet Container에서 여러 Servlet을 생성하고 관리하는 방식이었습니다.
그러나 이제는 (일반적으로) Servlet Container에 DispatcherServlet만 등록해놓으면,
DispatcherServlet이 애플리케이션으로 들어오는 모든 요청을 HandlerMapping을 통해 적절한 Controller로 매핑하도록 함으로써 작업의 효율이 높아졌습니다.
(SpringBoot에서는 @SpringBootApplication 을 붙여주면 됩니다.)
SpringMVC에서 제공해 주고 있는 DispatcherServlet 내부에는 HandlerMapping, HandlerAdapter, ViewResolver(Controller에서 view를 리턴할 경우, 해당하는 view를 찾아 client에게 반환) 등의 주요 역할 메서드가 있습니다.
즉, 클라이언트로부터 어떤 요청이 들어오면 서블릿 컨테이너(ex. 톰캣)가 요청을 받고, Filter를 거친 후에
공통 로직을 DispatcherServlet에서 처리하고, 그외 작업을 적절한 컨트롤러에게 위임합니다.
그리고, 결과 데이터를 클라이언트에게 응답합니다.
Dispatcher Servlet을 이용한다는 것은 스프링에서 제공하는 MVC 모델을 이용하겠다는 것으로 생각하면 됩니다.
이제 Dispatcher Servlet의 작동 순서를 봅시다.
- Client -> Web server -> Servlet container로 전달
- Servlet container 쓰레드 생성
- 요청을 분석하여 어느 Servlet에 대한 요청인지 찾고, 서블릿이 컨테이너에 없다면, 서블릿을 동적으로 검색하여 컨테이너의 주소 공간에 로드
- 컨테이너가 DispatcherServlet init() 호출하여 서블릿 생성 (서블릿 생성 안되어 있을경우)
- 생성된 쓰레드에서 DispatcherServlet service() 메서드 호출
- FrameworkServlet.service()를 호출한다.
- FrameworkServlet.service()는 dispatch.doService()를 호출한다.
- dispatch.doService()는 dispatch.doDispatch()를 실행한다. - HandlerMapping에 위임하여 매핑할 컨트롤러의 Method 탐색 ( dispatch.doDispatch()에서 매핑 )
- HandlerAdapter를 통해 매핑 컨트롤러에 request 처리 요청 전달
- 개발자가 구현한 Controller -> Service -> Repository … 동작
위에서는 Interceptor와 AOP 기능이 추가되지 않은 상태입니다.
Interceptor-AOP-Controller 순으로 실행이됩니다.
Interceptor
- 필터는 스프링 컨텍스트 외부에 존재하여 스프링과 무관환 자원에 대해 동작하지만, (Web Application 단에서 실행!)
인터셉터는 스프링 컨텍스트 내부에서 Controller(Handler)에 관한 요청과 응답에 대해 처리합니다. - 인터셉터는 스프링의 Dispatcher Servlet이 Request를 컨트롤러에 매핑(호출)하기 전과 후에 부가적인 로직을 실행합니다.
- 스프링의 모든 빈 객체에 접근할 수 있기 때문에 로그인 체크, 권한 체크 등의 역할을 합니다.
public interface HandlerInterceptor{
// 컨트롤러 메서드 실행 직전에 수행(True 반환 시 계속 진행, False 반환 시 실행체인(인터셉터-컨트롤러) 중지
default boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler)
throws Exception {
return true;
}
// 컨트롤러 메서드 실행 직후에 수행(view 페이지가 렌더링 되기전, ModelAndView 객체 조작 가능)
default void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler,
@Nullable ModelAndView modelAndView) throws Exception {
}
// View 페이지 렌더링된 후 실행
default void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler,
@Nullable Exception ex) throws Exception {
}
}
AOP (관점지향 프로그래밍)
비즈니스 로직 외의 공통적으로 실행되는 로직을 횡단 관심사로 분리하여
프로그램이 컴파일 시에, 혹은 런타임 시에, 클래스가 로드되는 시점에 모듈을 호출하는 프로그래밍 방식입니다.
Filter와 Interceptor와 달리, 각 로직 내의 원하는 곳에서 필요한 액션을 자유롭게 다룰 수 있습니다.
(@After, @Before, @Around 어노테이션으로 위치를 지정할 수 있습니다.)
참고하기 좋은 사이트를 소개해드립니다 : https://velog.io/@gillog/AOP%EA%B4%80%EC%A0%90-%EC%A7%80%ED%96%A5-%ED%94%84%EB%A1%9C%EA%B7%B8%EB%9E%98%EB%B0%8D#proxy
AOP는 다음에 실습으로 다뤄보겠습니다.
예외가 발생했을 때 이를 전역적으로 처리하는 ExceptionHandler 또한 AOP에 해당합니다.
개인적으로 공부하고 정리한 글이므로 잘못된 내용이 있을 수 있습니다.
피드백은 환영입니다!
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