스프링 MVC
- 실무에서 필요한 방대한 기능을 제공하는 JAVA 웹 프레임워크
- 자바 웹 기술의 시작부터 최신 실무 기술까지
- MVC 프레임워크를 단계적으로 직접 코드로 개발
1. 기반 기술: 스프링 핵심 원리, HTTP
2. 자바 백엔드 기반: MVC 프레임 워크, 서블릿·JSP·MVC 패턴, 웹 애플리케이션 이해
3. 스프링 MVC: 웹 개발, 기본 기능, 핵심 구조
웹 애플리케이션 이해
웹 서버, 웹 애플리케이션 서버
웹 - HTTP 프로토콜 기반
클라이언트(웹 브라우저): URL을 통해 서버에 요청
인터넷: 클라이언트와 서버의 통신 매개체
서버: HTML 생성, 클라이언트가 요청한 데이터를 응답
모든 것이 HTTP
HTTP 메시지에 모든 것을 전송
• HTML, TEXT
• IMAGE, 음성, 영상, 파일
• JSON, XML (API)
• 거의 모든 형태의 데이터 전송 가능
• 서버간에 데이터를 주고 받을 때도 대부분 HTTP 사용
웹 서버(Web Server)
• HTTP 기반으로 동작
• 정적 리소스 제공, 기타 부가기능.
• 정적(파일) HTML, CSS, JS, 이미지, 영상
• 예) NGINX, APACHE
웹 애플리케이션 서버(WAS - Web Application Server)
• HTTP 기반으로 동작
• 웹 서버 기능 포함 (정적 리소스 제공 가능)
• 프로그램 코드를 실행해서 애플리케이션 로직 수행
-동적 HTML, HTTP API(RestAPI, JSON)
-사용자에 따른 다른 화면
• 서블릿, JSP, 스프링 MVC
• 예) 톰캣(Tomcat) Jetty, Undertow
웹 서버, 웹 애플리케이션 서버(WAS) 차이
• 웹 서버는 정적 리소스(파일), WAS는 애플리케이션 로직
• 사실은 둘의 용어도, 경계도 모호함
-웹 서버도 프로그램을 실행하는 기능을 포함하기도 함
-웹 애플리케이션 서버도 웹 서버의 기능을 제공함
• 자바는 서블릿 컨테이너 기능을 제공하면 WAS?
-서블릿 없이 자바코드를 실행하는 서버 프레임워크도 있음
• WAS는 애플리케이션 코드를 실행하는데 더 특화
웹 시스템 구성 - WAS, DB
• WAS, DB 만으로 최소한의 시스템 구성 가능
• WAS는 정적 리소스, 애플리케이션 로직 모두 제공 가능
• but, WAS만으로는 너무 많은 역할을 담당 -> 서버 과부하 우려
• 가장 비싼 애플리케이션 로직이 정적 리소스 때문에 수행이 어려울 수도
• WAS 장애시 오류 화면조차 노출 불가능
웹 시스템 구성 - WEB, WAS, DB
• 정적 리소스는 웹 서버가 처리 (HTML, CSS, JS, IMAGE..)
• 웹 서버는 애플리케이션 로직같은 동적인 처리가 필요하면 WAS에 요청을 위임
• WAS는 중요한 애플리케이션 로직 처리 전담
• 효율적인 리소스 관리
-정적 리소스가 많이 사용되면 Web 서버 증설
-애플리케이션 리소스가 많이 사용되면 WAS 증설
• 정적 리소스만 제공하는 웹 서버는 잘 죽지 않음
• 애플리케이션 로직이 동작하는 WAS 서버는 잘 죽음
• WAS, DB 장애시 WEB 서버가 오류 화면 제공 가능
참고: 최근에는 CDN이라는 정적 리소스 캐시 역할의 중간 서버를 포함하기도 함
참고: 화면이 아닌 데이터만 제공하는 API 서버의 경우 굳이 웹 서버는 없어도 된다.
서블릿
HTML Form 데이터 전송
POST 전송 - 저장
username: kim
age: 20
[전송]
<form action="/save" method="post">
<input type="text" name="username" />
<input type="text" name="age" />
<button type="submit">전송</button>
</form>웹 브라우저가 생성한 요청 HTTP 메세지
POST /save HTTP/1.1
Host: localhost:8080
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
username=kim&age=20
서버에서 처리해야 하는 업무
웹 애플리케이션 서버를 직접 구현한다면,
TCP IP 연결 대기
소켓 연결
HTTP 메세지 파싱 및 해석
저장 요청에 대한 비지니스 로직 실행
요청에 대한 HTTP 응답 메세지 생성
소켓 종료
=> 단계가 너무 많음
서블릿을 지원하는 WAS를 사용하면,
비지니스 로직을 실행하는 것 외에 모든 기능을 지원한다.
@WebServlet(name = "helloServlet", urlPatterns = "/hello")
public class HelloServlet extends HttpServlet {
@Override
protected void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response){
//애플리케이션 로직
}
}
-- extends HttpServlet
urlPatterns(/hello)의 URL이 호출되면 서블릿 코드가 실행
HTTP 메시지
-HTTP 요청 정보를 편리하게 사용할 수 있는 HttpServletRequest
-HTTP 응답 정보를 편리하게 제공할 수 있는 HttpServletResponse
개발자는 HTTP 스펙을 매우 편리하게 사용 (기본 지식은 있어야 함)
서블릿 - HTTP 요청, 응답 흐름
HTTP 요청시
• WAS는 Request, Response 객체를 새로 만들어서 서블릿 객체 호출
• 개발자는 Request 객체에서 HTTP 요청 정보를 편리하게 꺼내서 사용
• 개발자는 Response 객체에 HTTP 응답 정보를 편리하게 입력
• WAS는 Response 객체에 담겨있는 내용으로 HTTP 응답 정보를 생성
서블릿 컨테이너
• 톰캣처럼 서블릿을 지원하는 WAS를 서블릿 컨테이너라고 함
• 서블릿 객체(extends HttpServlet)를 생성, 초기화, 호출, 종료하는 생명주기 관리
• 서블릿 객체는 싱글톤으로 관리 (반면에 request, response 객체는 요청마다 새로 생성)
-고객의 요청이 올 때 마다 계속 객체를 생성하는 것은 비효율
-최초 로딩 시점에 서블릿 객체를 미리 만들어두고 재활용
-즉, 모든 고객 요청은 동일한 서블릿 객체 인스턴스에 접근
-공유 변수 사용 주의
-서블릿 컨테이너 종료시 함께 종료
• JSP도 서블릿으로 변환 되어서 사용
• 동시 요청을 위한 멀티 쓰레드 처리 지원
동시 요청 - 멀티 쓰레드
쓰레드
• 애플리케이션 코드를 하나하나 순차적으로 실행하는 주체
• 자바 메인 메서드를 처음 실행하면 main이라는 이름의 쓰레드가 실행
• 쓰레드가 없다면 자바 애플리케이션 실행이 불가능
• 쓰레드는 한번에 하나의 코드 라인만 수행
• 동시 처리가 필요하면 쓰레드를 추가로 생성
요청 마다 쓰레드 생성
장점
• 동시 요청을 처리할 수 있다.
• 리소스(CPU, 메모리)가 허용할 때 까지 처리가능
• 하나의 쓰레드가 지연 되어도, 나머지 쓰레드는 정상 동작한다.
단점
• 쓰레드는 생성의 비용이 매우 비싸다.
-> 고객의 요청이 올 때 마다 쓰레드를 생성하면, 응답 속도가 늦어진다.
• 쓰레드는 컨텍스트 스위칭 비용이 발생한다.
• 쓰레드 생성에 제한이 없다.
-> 고객 요청이 너무 많이 오면, CPU, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다.
쓰레드 풀
요청 마다 쓰레드 생성의 단점 보완
특징
• 필요한 쓰레드를 쓰레드 풀에 보관하고 관리한다.
• 쓰레드 풀에 생성 가능한 쓰레드의 최대치를 관리한다. 톰캣은 최대 200개 기본 설정 (변경 가능. tomcat max connections)
사용
• 쓰레드가 필요하면, 이미 생성되어 있는 쓰레드를 쓰레드 풀에서 꺼내서 사용한다.
• 사용을 종료하면 쓰레드 풀에 해당 쓰레드를 반납한다. (종료X)
• 최대 쓰레드가 모두 사용중이어서 쓰레드 풀에 쓰레드가 없으면?
-기다리는 요청은 거절하거나 특정 숫자만큼만 대기하도록 설정할 수 있다.
장점
• 쓰레드가 미리 생성되어 있으므로, 쓰레드를 생성하고 종료하는 비용(CPU)이 절약되고, 응답 시간이 빠르다.
• 생성 가능한 쓰레드의 최대치가 있으므로 너무 많은 요청이 들어와도 기존 요청은 안전하게 처리할 수 있다.
쓰레드 풀 (실무 팁)
• WAS의 주요 튜닝 포인트는 최대 쓰레드(max thread) 수이다.
• 이 값을 너무 낮게 설정하면? 동시 요청이 많으면, 서버 리소스는 여유롭지만, 클라이언트는 금방 응답 지연
-세팅만 바꾸면 CPU 사용률 높이며 성능 증대 가능
• 이 값을 너무 높게 설정하면? 동시 요청이 많으면, CPU, 메모리 리소스 임계점 초과로 서버 다운
• 장애 발생시?
-클라우드면 일단 서버부터 늘리고, 이후에 튜닝
-클라우드가 아니면 열심히 튜닝
쓰레드 풀 쓰레드 풀의 적정 숫자
• 애플리케이션 로직의 복잡도, CPU, 메모리, IO 리소스 상황에 따라 모두 다름
• 성능 테스트
-최대한 실제 서비스와 유사한 환경에서 성능 테스트 시도
-툴: 아파치 ab, 제이미터, nGrinder
WAS의 멀티 쓰레드 지원
• 멀티 쓰레드에 대한 부분은 WAS가 처리
• 개발자가 멀티 쓰레드 관련 코드를 신경쓰지 않아도 됨 (개발 생산성↑)
• 개발자는 마치 싱글 쓰레드 프로그래밍을 하듯이 편리하게 소스 코드를 개발
• 멀티 쓰레드 환경이므로 싱글톤 객체(서블릿, 스프링 빈)는 주의해서 사용
-싱글톤 객체 여러 개가 동시에 실행됨. 공유 변수 주의
HTML, HTTP API, CSR, SSR
정적 리소스
• 고정된 HTML 파일, CSS, JS, 이미지, 영상 등을 제공
• 주로 웹 브라우저
HTML 페이지 (동적)
• 동적으로 필요한 HTML 파일을 생성해서 전달 (View Template)
• 웹 브라우저: HTML 해석, HTML 렌더링
HTTP API (REST API)
• HTML이 아니라 데이터를 전달
• 주로 JSON 형식 사용
• 다양한 시스템에서 호출: 앱, 웹 클라이언트, 서버 to 서버
• UI 화면이 필요하면, 클라이언트가 별도 처리
-앱 클라이언트(아이폰, 안드로이드, PC 앱)
-웹 브라우저(자바스크립트를 통한 HTTP API 호출 -> HTML 동적 생성)
-React, Vue.js 같은 웹 클라이언트
• 서버 to 서버
-주문 서버 -> 결제 서버
-기업 간 데이터 통신
서버사이드 렌더링, 클라이언트 사이드 렌더링
SSR - 서버 사이드 렌더링
서버에서 최종 HTML을 생성해서 클라이언트에 전달
주로 정적인 화면에 사용
관련기술: JSP, 타임리프 -> 백엔드 개발자
CSR - 클라이언트 사이드 렌더링
웹 브라우저에서 자바스크립트를 사용해 HTML을 동적으로 생성해서 적용
주로 동적인 화면에 사용, 웹 환경을 마치 앱 처럼 필요한 부분부분 변경할 수 있음 (URL로 화면 변경X)
예) 구글 지도, Gmail, 구글 캘린더
관련기술: React, Vue.js -> 웹 프론트엔드 개발자
참고: React, Vue.js를 CSR + SSR 동시에 지원하는 웹 프레임워크도 있다. 그리고 SSR을 사용하더라도, 자바스크립트를 사용해서 화면 일부를 동적으로 변경 가능
어디까지 알아야 하나요? (백엔드 개발자 입장에서 UI 기술)
백엔드 - 서버 사이드 렌더링 기술
• JSP, 타임리프
• 화면이 정적이고, 복잡하지 않을 때 사용
• 백엔드 개발자는 서버 사이드 렌더링 기술 학습 필수
웹 프론트엔드 - 클라이언트 사이드 렌더링 기술
• React, Vue.js
• 복잡하고 동적인 UI 사용
• 웹 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.
• 백엔드 개발자도 웹 프론트엔드가 어떻게 동작하는지 정도는 알 필요가 있다.
자바 백엔드 웹 기술 역사
과거 기술
• 서블릿 (1997)
- HTML 생성이 어려움
• JSP (1999)
-HTML 생성은 편리하지만, 비즈니스 로직까지 너무 많은 역할 담당
• 서블릿, JSP 조합 MVC 패턴 사용
-모델, 뷰, 컨트롤러로 역할을 나누어 개발
• MVC 프레임워크 춘추 전국 시대 (2000년 초 ~ 2010년 초)
-MVC 패턴 자동화, 복잡한 웹 기술을 편리하게 사용할 수 있는 다양한 기능 지원
-스트럿츠, 웹워크, 스프링 MVC(과거 버전)
현재 사용 기술
• 애노테이션 기반의 스프링 MVC 등장
-@Controller
-스프링이 제공하는 기능이기 때문에 MVC 프레임워크 통합이 불필요
• 스프링 부트의 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. 서버 설치 불필요 -> 빌드 배포 단순화
자바 웹 기술 역사
최신 기술 - 스프링 웹 기술의 분화
• Web Servlet - Spring MVC : 스프링 MVC은 서블릿 기반 기술. 멀티 쓰레드
• Web Reactive - Spring WebFlux
스프링 웹 플럭스(WebFlux)
• 비동기 넌 블러킹 처리 (node.js와 같은 방식)
• 최소 쓰레드로 최대 성능(CPU 코어 개수에 맞춤) -> 쓰레드 컨텍스트 스위칭 비용 효율화
• 함수형 스타일로 개발 - 동시처리 코드 효율화
• 서블릿 기술 사용X
• 기술적 난이도 매우 높음
• 아직은 RDB 지원 부족
• 일반 MVC의 쓰레드 모델도 충분히 빠르다.
• 실무에서 아직 많이 사용하지는 않음 (전체 1% 이하)
=> 성능이 중요하고 여러 개의 API를 동시에 호출할 일이 빈번할 때 요긴하다.
자바 뷰 템플릿 역사
HTML을 편리하게 생성하는 뷰 기능
• JSP: 속도 느림, 기능 부족
• 프리마커(Freemarker), Velocity(벨로시티): 속도 문제 해결, 다양한 기능
• 타임리프(Thymeleaf)
-내추럴 템플릿: HTML의 모양을 유지하면서 뷰 템플릿 적용 가능
-스프링 MVC와 강력한 기능 통합
-최선의 선택, 단 성능은 프리마커, 벨로시티가 더 빠름
