스프링 애플리케이션은 흔히 톰캣 위에서 실행된다고 이야기한다. 둘은 어떤 관계로 동작하는지 자세히 알아보자.
Tomcat은 무엇인가?
Tomcat(톰캣)을 웹 서버 정도로만 이해하지만, 사실 톰캣 자체도 JVM 위에서 실행되는 하나의 자바 애플리케이션으로, 크게 두 가지 역할을 수행한다.
1. HTTP Server
- TCP Socket 오픈
- HTTP 요청 수신
- HTTP 응답 반환
- Keep-Alive 관리
- Connection 관리
같은 네트워크 레벨 처리를 담당한다.
2. Servlet Container
- Servlet 객체 생성
- Servlet 생명주기 관리
- URL 매핑
- Request / Response 객체 생성
- Thread Pool 관리
등을 수행한다. 즉, 서블릿의 실행 환경을 제공하며 단순 HTTP 서버가 아니라 서블릿 기반 자바 웹 애플리케이션 실행 엔진이다.
구조
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OS
└── JVM Process
└── Tomcat(Java Program)
└── Spring Application
Tomcat도 JVM 위에서 실행된다.
톰캣 실행 스크립트를 간단히 보면 아래 형태다.
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java org.apache.catalina.startup.Bootstrap
java 명령으로 JVM을 띄우고, 톰캣 클래스들을 실행하는 구조로 아래와 같은 결론에 도달한다.
- Tomcat은 JVM 내부 객체다.
- Spring도 JVM 내부 객체다.
- DispatcherServlet도 JVM 내부 객체다.
즉, 톰캣과 스프링이 서로 다른 프로그램처럼 보일 수 있지만 실제로는 하나의 JVM 프로세스 내부 객체들이다.
그래서 톰캣이 스프링 코드를 실행시킨다는 말의 의미는 실제로 톰캣의 ClassLoader 가 스프링 클래스들을 로딩하고, Servlet 객체를 생성하며, 클라이언트 요청 시 디스패처 서블릿의 메서드를 호출한다는 것이다.
구조
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Tomcat
├── ClassLoader
│ └── Spring Classes 로딩
│
├── Servlet Container
│ └── DispatcherServlet 생성
│
└── Thread Pool
└── DispatcherServlet.service() 호출
Spring Application은 Tomcat 내부에서 실행된다.
Spring MVC 의 핵심은 디스패처 서블릿(DispatcherServlet)이다.
스프링이 실행되면 디스패처 서블릿이 생성되고, 톰캣(서블릿 컨테이너)에 등록된다.
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tomcat.addServlet("/", dispatcherServlet); // 이런 느낌으로 등록
실제 HTTP 요청 처리 흐름
전체 구조
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Browser
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Tomcat(Socket Accept)
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Tomcat Thread Pool
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DispatcherServlet
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HandlerMapping
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Controller
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Service
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Repository
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DB
요청에 따른 내부 처리 과정
1. 브라우저 요청
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GET /users/1 HTTP/1.1
브라우저가 TCP 연결을 통해 요청을 전송한다.
2. Tomcat이 요청 수신
톰캣은 내부적으로 ServerSocket을 열고 대기하고, 요청이 오면 Acceptor Thread 가 연결을 받는다.
3. Tomcat Thread Pool 에서 Worker Thread 할당
톰캣은 요청마다 스레드를 새로 생성하지 않는다. 대신 Thread Pool을 사용한다. 즉, Spring MVC 동기 처리 기준에서는 요청 1개 = Worker Thread 1개를 점유한다. 이후 해당 스레드를 통해 디스패처 서블릿을 호출한다.
Tomcat Thread와 Spring Thread의 차이?
기본적인 Spring MVC 의 요청은 Tomcat Worker Thread가 처리한다. 즉, 스프링이 요청용 스레드를 따로 생성하지 않고, 톰캣이 생성한 스레드를 사용한다.
실제 흐름
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Tomcat Thread (이 스레드를 사용해 로직을 처리한다.)
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DispatcherServlet
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Controller
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Service
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Repository
Spring은 언제 별도 스레드를 생성할까?
스프링은 @Async, CompletableFuture, @Scheduled 같은 경우에 생성한다. 하지만 결국 모두 같은 JVM 내부 스레드다. 프로세스가 여러 개 생기는 게 아니다.
Spring Boot에서는 왜 톰캣 설치가 필요가 없을까?
스프링부트(Spring Boot)의 핵심 기능 중 하나는 Embedded Tomcat 이다. 즉, 내부에 톰캣이 존재하기에 따로 설치할 필요가 없다.
Spring Boot 실행 시 내부에서 벌어지는 일
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JVM 시작
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Spring Boot Main 실행
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SpringApplication.run()
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내장 Tomcat 생성
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Tomcat.start()
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DispatcherServlet 등록
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HTTP 요청 대기
내장 톰캣 생성 과정
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Tomcat tomcat = new Tomcat();
tomcat.start();
스프링부트가 톰캣 객체를 직접 생성하기 때문에 외부 톰캣 설치가 필요 없다.
외장 톰캣 vs 내장 톰캣
- 외장 톰캣: Tomcat 설치 -> WAR 배포
- 내장 톰캣: JAR 내부에 Tomcat 포함으로 애플리케이션 자체가 Tomcat + Spring을 함께 실행한다.
결론
스프링과 톰캣은 완전히 분리된 독립 서버가 아니다. 실제로는 하나의 JVM 프로세스 내부에서 톰캣 객체와 스프링 객체들이 서로 메서드를 호출하며 동작한다.
즉, 톰캣과 스프링은 HTTP 요청 -> Tomcat 객체 -> DispatcherServlet 객체 -> Controller 객체 -> Service 객체로 이어지는 JVM 내부 객체 호출 체인이다.
Spring이 직접 HTTP 요청을 받는가?
HTTP 요청은 톰캣이 소켓 레벨에서 먼저 받고 디스패처 서블릿으로 넘겨주는 단계부터 스프링이 관여한다.
Tomcat이 Spring 소스코드를 컴파일하는가?
.java 파일을 읽은 것이 아닌 이미 컴파일된 .class(ByteCode) 를 읽어서 ClassLoader가 로딩한다.
Tomcat과 Spring 프로세스가 2개 실행되는가?
하나의 JVM 프로세스 내부에서 톰캣과 스프링이 함께 동작한다.
Spring 모든 Thread를 관리하는가?
기본 요청 스레드는 톰캣 스레드 풀이 관리한다. 스프링은 @Async, Scheduler, 비동기 처리 같은 추가 스레드 풀만 관리한다.
전체 실행 구조
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OS
└── JVM Process
└── Tomcat
├── HTTP Server
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├── Thread Pool
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└── Servlet Container
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└── DispatcherServlet(HttpServlet)
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└── Spring Container
├── Controller
├── Service
└── Repository