Java 애플리케이션이 실행될 때 CPU가 메모리를 어떻게 사용할까?

런타임 데이터 영역 (=메모리 영역)

 

스프링부트 웹 애플리케이션에서 클라이언트의 요청이 도착했을 때,

Controller가 실행되는 과정에서 CPU와 메모리 영역이 어떻게 상호작용할까?

 

1. 요청 도착

• 클라이언트로부터 HTTP 요청이 웹 서버(ex. Tomcat)에 도착하면, 서버는 요청을 처리하기 위한 쓰레드를 생성하거나 쓰레드 풀에서 가져온다.
  • 웹 애플리케이션은 동시에 여러 요청을 처리해야 할 수 있다. 따라서 각 요청으 별도의 쓰레드(thread)로 처리된다.

 

2. 스택 영역 활용

• 쓰레드가 생성되면, 해당 쓰레드에 스택 영역(=작업 공간)이 할당된다.
  • 스택 영역은 각 쓰레드마다 별도로 존재한다.
• 쓰레드는 스택 영역을 사용해 메서드 호출 정보(메서드 위치, 이름, 매개변수 타입, 반환 타입, 호출 위치 등..)와 지역 변수 등을 관리한다.
• 서버는 클라이언트로부터 온 HTTP 요청을 파싱하여 요청 정보, header, body 등을 추출한다. 추출된 정보는 해당 요청을 처리할 메서드의 매개변수나 지역 변수에 저장된다.

 

3. 컨트롤러 매핑 및 호출

• 서버는 요청의 URL과 HTTP 메서드(GET, POST, ..)를 기반으로 적절한 컨트롤러 메서드를 찾는다.
  • 스프링의 DispatcherServlet이 요청을 받으면, URL 매핑 정보를 통해 어떤 컨트롤러 메서드가 해당 요청을 처리해야 하는지 결정된다. 
• 결정된 컨트롤러 메서드는 해당 요청을 처리하기 위한 비즈니스 로직을 포함하고 있는 바이트 코드를 가지고 있다.
  • 이 바이트 코드는 메서드 영역에 저장되어 있으며 실행 시 CPU로 가져와 CPU에서 실행한다.

 

4. 객체 생성 및 힙 영역 활용

• 컨트롤러 메서드 실행 중 필요한 객체(DTO, Service 객체 호출 결과)는 new 키워드를 사용해 동적으로 생성된다.
  • 이런 객체들은 힙 영역에 저장된다.

 

5. 메서드 영역 활용

• 컨트롤러나 다른 클래스에서 static 키워드로 선언된 변수나 Singleton Scope의 Bean에 접근해야 하는 경우 메서드 영역에서 해당 정보를 가져온다.

 

6. 비즈니스 로직 실행 및 DB 접근

• 컨트롤러는 필요한 비즈니스 로직을 처리하기 위해 Service나 Repository 레이어의 메서드를 호출할 수 있다.
  • 이 때도 스택 영역은 메서드 호출 정보를 관리하는데 사용된다.

 

7. 응답 생성

• 로직 처리 후, 컨트롤러는 응답을 생성한다.
  • 이 때 생성된 응답 객체도 힙 영역에 저장될 수 있다.

 

8. 요청 처리 완료

• 응답이 클라이언트에게 전송된 후,
  사용된 스택 영역의 메모리는 해제되며, 더 이상 참조되지 않는 힙 영역의 객체들은 GC에 의해 회수될 수 있다.