サンプルコードで身につける: Servlet・WAR・アプリケーションサーバ

解説で学んだ概念を、5つの具体例で確認します。素朴な例から実務寄りの例へと進みます。

1WAR の中身を一覧する

を1だけ入れた demo.war の中身です。クラスはに、対応表はに入ります。の下はクライアントへ直接返さない決まりで、この実験でも /demo/WEB-INF/web.xml へのリクエストは 404 でした。

$ jar --list --file demo.warコマンド出力

META-INF/
META-INF/MANIFEST.MF
WEB-INF/
WEB-INF/classes/
WEB-INF/classes/hello/
WEB-INF/classes/hello/HelloServlet.class
WEB-INF/web.xml

2web.xml — URL とクラスの対応表

どの URL でどのクラスを呼ぶかを、コードの外の XML に書きます。はこのファイルを読んで hello.HelloServlet のを作り、/hello に来たリクエストを渡します。Java のコードには URL が1つも出てきません。

WEB-INF/web.xml設定ファイル

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns="https://jakarta.ee/xml/ns/jakartaee" version="6.1">
  <servlet>
    <servlet-name>hello</servlet-name>
    <servlet-class>hello.HelloServlet</servlet-class>
  </servlet>
  <servlet-mapping>
    <servlet-name>hello</servlet-name>
    <url-pattern>/hello</url-pattern>
  </servlet-mapping>
</web-app>

3Tomcat が WAR を見つけて読み込むログ

demo.war をに置いてを起動したときのログです(時刻と名は省略)。配備しているのは Tomcat の側で、Servlet のは起動時のではなく、リクエストを処理する(exec-1)で呼ばれました。84 ms や 116 ms は1クラスだけのをこの環境で動かした値で、Tomcat 一般の値ではありません。

Tomcat 11.0.26 / JDK 25 の起動ログ(抜粋)追跡ログ

INFO [main] ...VersionLoggerListener.log Server version name:   Apache Tomcat/11.0.26
INFO [main] ...VersionLoggerListener.log JVM Version:           25.0.4.1+1-LTS
...
INFO [main] ...StandardEngine.startInternal Starting Servlet engine: [Apache Tomcat/11.0.26]
INFO [main] ...HostConfig.deployWAR Deploying web application archive [/usr/local/tomcat/webapps/demo.war]
INFO [main] ...HostConfig.deployWAR Deployment of web application archive [/usr/local/tomcat/webapps/demo.war] has finished in [84] ms
...
INFO [main] ...Catalina.start Server startup in [116] milliseconds
[HelloServlet] constructor called by http-nio-8080-exec-1

41つのインスタンスを複数のスレッドが通る

下の出力は、Tomcat に4本のリクエストを同時に送ったときの実物です。instance は4本とも同じで、thread だけが違います。コードは同じ形を素の Java で再現したもので、スレッドを4本持つ側(コンテナ役)が、1つだけ作ったインスタンスのを同時に呼びます。

curl を4本同時に送った結果(Tomcat 11.0.26 での実測)コマンド出力

thread   = http-nio-8080-exec-8
instance = 1141094684
thread   = http-nio-8080-exec-7
instance = 1141094684
thread   = http-nio-8080-exec-9
instance = 1141094684
thread   = http-nio-8080-exec-1
instance = 1141094684

Java

import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

// Servlet 役: main を持たず、呼ばれるのを待つだけのクラス
class HelloHandler {
    void service(Set<String> threads, Set<Integer> instances, CountDownLatch allInside)
            throws InterruptedException {
        threads.add(Thread.currentThread().getName());
        instances.add(System.identityHashCode(this));
        allInside.countDown();
        allInside.await(); // 4本とも service の中に入るまで待つ
    }
}

// コンテナ役: スレッドを持ち、1つのインスタンスを呼び出す
class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        HelloHandler handler = new HelloHandler(); // 作るのは1回だけ
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(4);
        Set<String> threads = ConcurrentHashMap.newKeySet();
        Set<Integer> instances = ConcurrentHashMap.newKeySet();
        CountDownLatch allInside = new CountDownLatch(4);

        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            pool.submit(() -> {
                handler.service(threads, instances, allInside);
                return null;
            });
        }
        pool.shutdown();
        pool.awaitTermination(5, TimeUnit.SECONDS);

        System.out.println("instances = " + instances.size());
        System.out.println("threads   = " + threads.size());
        System.out.println("names     = " + new TreeSet<>(threads));
    }
}

// 出力
// instances = 1
// threads   = 4
// names     = [pool-1-thread-1, pool-1-thread-2, pool-1-thread-3, pool-1-thread-4]

import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

// Servlet 役: main を持たず、呼ばれるのを待つだけのクラス
class HelloHandler {
    void service(Set<String> threads, Set<Integer> instances, CountDownLatch allInside)
            throws InterruptedException {
        threads.add(Thread.currentThread().getName());
        instances.add(System.identityHashCode(this));
        allInside.countDown();
        allInside.await(); // 4本とも service の中に入るまで待つ
    }
}

// コンテナ役: スレッドを持ち、1つのインスタンスを呼び出す
class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        HelloHandler handler = new HelloHandler(); // 作るのは1回だけ
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(4);
        Set<String> threads = ConcurrentHashMap.newKeySet();
        Set<Integer> instances = ConcurrentHashMap.newKeySet();
        CountDownLatch allInside = new CountDownLatch(4);

for (int i = 0; i < 4; i++) {
            pool.submit(() -> {
                handler.service(threads, instances, allInside);
                return null;
            });
        }
        pool.shutdown();
        pool.awaitTermination(5, TimeUnit.SECONDS);

System.out.println("instances = " + instances.size());
        System.out.println("threads   = " + threads.size());
        System.out.println("names     = " + new TreeSet<>(threads));
    }
}

// 出力
// instances = 1
// threads   = 4
// names     = [pool-1-thread-1, pool-1-thread-2, pool-1-thread-3, pool-1-thread-4]

5対比: Node は自分で listen する

Node のサーバは、自分のプログラムの中でサーバを作り、自分で listen を呼んでポートを開きます。起動するのは自分のプロセスで、入れ物になる別のサーバはありません。Servlet の形では、この createServer と listen に当たる部分をコンテナが持っていて、アプリが書くのはコールバックに当たるだけです。