자바 입출력

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인프런 Do it! 자바 프로그래밍 입문 수강 중

스트림이란?

네트워크에서 자료의 흐름이 물과 같다는 의미에서 유래되었다. 다양한 입출력 장치에 독립적으로 일관성 있는 입출력을 제공하는 방식을 말한다.

입출력이 구현되는 곳: 파일 디스크, 키보드, 마우스, 메모리 네트워크 등

스트림 구분

  • 대상 기준
    입력 스트림 / 출력 스트림
  • 자료의 종류
    바이트 스트림 / 문자 스트림
  • 기능
    기반 스트림 / 보조 스트림

입력 스트림 / 출력 스트림

  • 입력 스트림: 대상으로부터 자료를 읽어 들이는 스트림
  • 출력 스트림: 대상으로 자료를 출력하는 스트림
  • 스트림 종류
종류예시
입력 스트림FileInputStream, FileReader, BufferedInputStream, BufferedReader 등
출력 스트림FileOutputStream, FileWriter, BufferedOutputStream, BufferedWriter 등

표준 입출력

  • System 클래스의 표준 입출력 멤버
public class System{
  public static PrintStream out;
  public static InputStream in;
  public static PrintStream err;
}
  • System.out
    • 표준 출력(모니터) 스트림
    • System.out.println("에러메시지");
  • System.in
    • 표준 입력(키보드) 스트림
    • int d = System.in.read(); //한 바이트 읽어내기
    System.out.println("알파벡 여러개를 쓰고 엔터키를 누르세요");
int i = 0;  //초기화
try { //입력값이 없을 수도 있기 때문에 예외 처리
  while((i = System.in.read()) != '\n') { //엔터키를 누를때까지 입력받음
    System.out.println(i);
  }
} catch (IOException e) {
  // TODO Auto-generated catch block
  e.printStackTrace();
}
  • System.err
    • 표준 에러 출력(모니터) 스트림
    • System.err.println("데이터");

Scanner 클래스

  • java.util 패키지에 있는 입력 클래스
  • 문자뿐만 아니라 정수, 실수 등 다른 자료형도 읽을 수 있음
  • 여러 대상에서 자료를 읽을 수 있음 (콘솔, 파일 등)
  • 생성자
생성자설명
Scanner(File source)파일을 매개변수로 받아 Scanner 생성
Scanner(Input)바이트 스트림을 매개변수로 받아 Scanner 생성
Scanner(String source)String을 매개변수로 받아 Scanner 생성
  • 메서드
메서드설명
boolean nextBoolean()boolean 자료형을 읽음
byte nextByte()한 바이트 자료형을 읽음
short nextShort()Short 자료형을 읽음
int nextInt()int 자료형을 읽음
long nextLong()long 자료형을 읽음
float nextFloat()float 자료형을 읽음
double nextDouble()double 자료형을 읽음
String nextLine()문자열 String을 읽음
  • Char형 문자 입력 방법
    Scanner in = new Scanner(System.in);
char word = in.next().charAt(0);
  • next() VS nextLine()
    next() 메서드는 토큰 개념으로 입력받기 때문에 공백 전까지만 입력받는다. 따라서 “I am PJW” 같은 문자열 하나의 라인을 입력받기 위해서는 nexLine() 메서드를 사용한다.

예시

Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		
String name = scanner.nextLine();
int num = scanner.nextInt();

System.out.println(name);
System.out.println(num);

Console 클래스

  • System.in을 사용하지 않고 콘솔에서 표준 입력 가능
  • 이클립스와는 연동되지 않음
  • command 창에서 입력
  • 메서드
메서드설명
String readLine()문자열을 읽음
char[] readPassword()사용자에게 문자열을 보여주지 않고 읽음
Reader reader()Reader 클래스 반환
PrintWriter writer()PrintWriter 클래스 반환

바이트 단위 스트림 / 문자단위 스트림

  • 바이트 단위 스트림: 동영상, 음악 파일 등을 읽고 쓸 때 사용
  • 문자 단위 스트림: 바이트 단위로 자료를 처리하면 문자는 깨지기 때문에 2바이트 단위로 처리하도록 구현된 스트림

바이트 단위 스트림 - InputStream

  • 바이트 단위 입력용 최상위 스트림
  • 추상 메서드를 포함한 추상 클래스로 하위 클래스가 구현하여 사용
  • 주요 하위 클래스
스트림 클래스설명
FileInputStream파일에서 바이트 단위로 자료를 읽음
ByteArrayInputStreamByte 배열 메모리에서 바이트 단위로 자료를 읽음
FilterInputStream기반 스트림에서 자료를 읽을 때 추가 기능을 제공하는 보조 스트림의 상위 클래스
  • 메서드
메서드설명
int read()입력 스트림으로부터 한 바이트의 자료를 읽고 읽은 자료의 바이트 수 반환
int read(byte b[])입력 스트림으로부터 b[] 크기의 자료를 b[]에 읽고 읽은 자료의 바이트 수 반환
int read(byte b[], int off, int len)입력 스트림으로부터 b[]의 off 변수 위치부터 저장하며 len만큼 읽고 읽은 자료의 바이트 수 반환
void close()입력 스트림과 연결된 대상 리소스를 닫음 (예: FileInputStream인 경우 파일 닫음)

예시

FileInputStream fis = null;
int i = 0;
try {
  fis = new FileInputStream("input.txt"); //파일 읽기 - 바이트 단위로 읽어서 한글은 깨짐
  while((i = fis.read()) != -1) { //읽을게 없을 때까지
    System.out.print((char)i);
  }
}catch(IOException e) {
  System.out.println(e);
}finally {
  try {
    fis.close(); //파일 닫기
  } catch (IOException e) {
    System.out.println(e);
  }catch(NullPointerException e) {
    System.out.println(e);
  }
  System.out.println("end");
}

예시

try(FileInputStream fis = new FileInputStream("input2.txt")){
  byte[] bs = new byte[10];
  int i;
  while((i = fis.read(bs)) != -1) {
    for(int j = 0; j < i; j++) {  //버퍼에 남는 것 처리
      System.out.print((char)bs[j]);
    }
    System.out.println();
  }
}catch(IOException e) {
  System.out.println(e);
}

바이트 단위 스트림 - OutputStream

  • 바이트 단위 출력용 최상위 스트림
  • 추상 메서드를 포함한 추상 클래스로 하위 클래스가 구현하여 사용
  • 주요 하위 클래스
스트림 클래스설명
FileOutputStream바이트 단위로 파일에 자료를 씀
ByteArrayOutputStreamByte 배열에 바이트 단위로 자료를 씀
FilterOutputStream기반 스트림에서 자료를 쓸 때 추가 기능을 제공하는 보조 스트림의 상위 클래스
  • 메서드
메서드설명
void write(int b)한 바이트 출력
void write(byte[] b)b[] 배열에 있는 자료 출력
void write(byte b[], int off, int len)b[] 배열에 있는 자료의 off 위치로부터 len 개수만큼 자료 출력
void flush()출력을 위해 잠시 자료가 머무르는 출력 버퍼를 강제로 비워 자료 출력
void close()출력 스트림과 연결된 대상 리소스를 닫고 출력 버퍼가 비워짐 (예: FileOutputStream인 경우 파일 닫음)

예시

byte[] bs = new byte[26];
byte data = 65;
for(int i = 0; i < bs.length; i++) {
  bs[i] = data++;
}

try(FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.txt", true)){	//true면 이어서 쓰기
  fos.write(bs);
}catch(IOException e) {
  System.out.println(e);
}
System.out.println("end");

fos.write(bs, 2, 10); //`C`부터 10개 출력

flush()와 close() 메서드

  • 출력 버퍼를 비울 때 flush() 사용
  • close() 메서드 내부에서 flush()가 호출되기 때문에 close() 메서드 호출되면 자동으로 출력 버퍼가 비워 짐

문자 단위 스트림 - Reader

  • 문자 단위로 읽는 최상위 스트림
  • 하위 클래스에서 상속 받아 구현
스트림 클래스설명
FileReader파일에서 문자 단위로 읽는 스트림 클래스
InputStreamReader바이트 단위로 읽은 자료를 문자로 변환해 주는 보조 스트림 클래스
BufferedReader문자로 읽을 때 배열을 제공하여 한꺼번에 읽을 수 있는 기능을 제공해 주는 보조 스트림
  • 주요 메서드
메서드설명
int read()파일로부터 한 문자를 읽고 읽은 값 반환
int read(char[] buf)파일로부터 buf 배열에 문자를 읽음
int read(char[] buf, int off, int len)파일로부터 buf 배열의 off 위치에서부터 len 개수만큼 문자를 읽음
void close()스트림과 연결된 파일 리소스를 닫음

예시


try(FileWriter fw = new FileWriter("writer.txt")){
  fw.write("A");
  char[] cbuf = {'B', 'C', 'D'};
  fw.write(cbuf); //배열 출력
  fw.write("안녕하세요"); //String 출력
  fw.write(cbuf, 1, 2); //cbuf[1] 부터 2개 출력
  fw.write("123");  //String 출력
}catch(IOException e) {
  System.out.println(e);
}

기반 스트림 / 보조 스트림

  • 기반 스트림: 대상에 직접 자료를 읽고 쓰는 기능의 스트림
  • 보조 스트림: 직접 읽고 쓰는 기능은 없이 추가적인 기능을 더해주는 스트림
  • 보조 스트림은 직접 읽고 쓰는 기능은 없기 떄문에 항상 기반 스트림이나 또 다른 보조 스트림을 생성자 매개 변수로 포함
  • 스트림 종류
종류예시
기반 스트림FileInputStream, FileOutputStream, FileReader, FileWriter 등
보조 스트림InputStreamReader, OutputStreamWriter, BufferedInputStrean, BufferedOutputStream 등

보조 스트림

  • 실제 읽고 쓰는 스트림이 아닌 보조적인 기능을 추가하는 스트림
  • 데코레이터 패턴
  • FileInputStream과 FilterOutputStream이 보조스트림의 상위 클래스
  • 생성자의 매개 변수로 또 다른 스트림을 가짐
생성자설명
Protected FilterInputStream(InputStream in)생성자의 매개변수로 inputStrean을 받음
public FilterOutputStream(OutputStream out)생성자의 매개변수로 OutputStream 을 받음

InputStreamReader와 OutputStreamWriter

  • 바이트 단위로 읽거나 쓰는 자료를 문자로 변환해주는 보조 스트림
  • FileInputStream(바이트 스트림)으로 읽은 자료를 문자와 변환하는 예

예시

try(InputStreamReader irs = new InputStreamReader( new FileInputStream("reader.txt"))){ //문자로 변환
  int i = 0;
  while(((i = irs.read()) != -1)) {
    System.out.print((char)i);
  }
}catch(IOException e) {
  System.out.println(e);
}

Buffered 스트림

  • 내부적으로 8192 바이트 배열을 가지고 읽거나 쓰기 기능을 제공하여 속도가 빨라짐
스트림 클래스설명
BufferedInputStream바이트 단위로 읽는 스트림에 버퍼링 기능을 제공
BufferedOutputStream바이트 단위로 출력하는 스트림에 버퍼링 기능을 제공
BufferedReader문자 단위로 읽는 스트림에 버퍼링 기능을 제공
BufferedWriter문자 단위로 출력하는 스트림에 버퍼링 기능을 제공
long milliseconds = 0;
int len = 0;

try(FileInputStream fis = new FileInputStream("a.exe");
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("b.exe");
    BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis); //fis 버퍼링
    BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos)){  // fos 버퍼링
  milliseconds = System.currentTimeMillis();  //시간 체크
  int i;
  while((i = fis.read()) != -1) {
    bos.write(i);
    len++;
  }
  milliseconds = System.currentTimeMillis() - milliseconds; //시간 체크
  
}catch(IOException e) {
  System.out.println(e);
}
System.out.println(len);  //길이 출력
System.out.println(milliseconds); //시간 출력

DataInputStream과 DataOutputStream

  • 자료가 메모리에 저장된 0, 1 상태 그대로 읽거나 쓰는 스트림
  • 읽는 메서드
메서드설명
byte readByte()1바이트를 읽어 반환
boolean readBoolean()읽은 자료가 0이 아니면 true, 0이면 false 반환
char readChar()한 문자를 읽어 반환
short readShort()2바이트를 읽어 정수 값 반환
int readInt()4바이트를 읽어 정수 값 반환
long readLong()8바이트를 읽어 정수 값 반환
float readFloat()4바이트를 읽어 실수 값 반환
double readDouble()4바이트를 읽어 실수 값 반환
String readUTF()수정된 UTF-8 인코딩 기반으로 문자열을 읽어 반환
  • 쓰는 메서드
메서드설명
void writeByte(int v)1바이트의 자료 출력
void writeBoolean(boolean v)1바이트 값 출력
void writeChar(char v)2바이트 출력
void writeShort(short v)2바이트 출력
void writeInt(int v)4바이트 출력
void writeLong(long v)8바이트 출력
void writeFloat(float v)4바이트 출력
void writeDouble(double v)8바이트 출력
void writeUTF(String str)수정된 UTF-8 인코딩 기반으로 문자열 출력

직렬화(serialization)

  • 인스턴스의 상태를 그대로 저장하거나(serialization) 다시 복원하는(deserialization) 방식
  • 파일에 쓰거나 네트워크로 전송
  • ObjectInputStream과 OutputStream 사용
생성자설명
ObjectInputStream(InputStream in)InputStream을 생성자의 매개변수로 받아 ObjectInputStream을 생성
ObjectOutputStream(OutputStream out)OutputStream을 생성자의 매개변수로 받아 ObjectOuotputStream을 생성

Serializable 인터페이스

  • 직렬화는 인스턴스 내용이 외부로 유출되는 것이므로 프로그래머가 직렬화 의도를 표시해야 함
  • 구현코드가 없는 maker interface
    class Person implements Serializable{
...
String name;
String job;
...
}

직렬화 예시

Person personLee = new Person("Lee", "Manager");
try(FileOutputStream fos = new FileOutputStream("serial.dat");
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos)){
  oos.writeObject(personLee);
}catch(IOException e) {
  System.out.println(e);
}

try(FileInputStream fis = new FileInputStream("serial.dat");
    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis)){
  Object obj = ois.readObject();
  if(obj instanceof Person) {
    Person p = (Person)obj;
    System.out.println(p);
  }
}catch(IOException e) {
  System.out.println(e);
}

Externalizable 인터페이스

  • 프로그래머가 자료를 읽고 쓰는 방식을 직접 구현 함
    @Override
public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
out.writeUTF(name);  
}
@Override
public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
name = in.readUTF();  
}

그 외 입출력 클래스

  • FIle 클래스
    • 파일 개념을 추상화한 클래스
    • 입출력 기능은 없고 파일의 속성, 경로, 이름 등을 알 수 있음
  • RandomAccessFile 클래스
    • 입출력 클래스 중 유일하게 파일 입출력을 동시에 할 수 있는 클래스
    • 파일 포인터가 있어서 읽고 쓰는 위치의 이동이 가능
    • 다양한 자료형에 대한 메서드가 제공

    예시

    RandomAccessFile rf = new RandomAccessFile("random.txt", "rw");
rf.writeInt(100);	//4
System.out.println(rf.getFilePointer());
rf.writeDouble(3.14);	//8
System.out.println(rf.getFilePointer());
rf.writeUTF("안녕하세요");	//3 * 5 + 2(Null char) = 17
System.out.println(rf.getFilePointer());
  
rf.seek(0);	//파일포인터 위치 이동
int i = rf.readInt();
double d = rf.readDouble();
String str = rf.readUTF();
  
System.out.println(i);
System.out.println(d);
System.out.println(str);

    끝!