[Java] 자바 입출력

 

입출력 스트림

• 네트워크에서 자료의 흐름이 물의 흐름과 같다는 비유에서 유래됨
• 자바는 다양한 입출력 장치에 독립적으로 일관성있는 입출력을 입출력 스트림을 통해 제공
• 입출력이 구현되는 곳: 파일 디스크, 키보드, 마우스, 네트웍, 메모리 등 모든 자료가 입력되고 출력되는 곳

 

입출력 스트림의 구분

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

 

입력 스트림과 출력 스트림

• 입력 스트림 : 대상으로부터 자료를 읽어 들이는 스트림
• 출력 스트림 : 대상으로 자료를 출력하는 스트림

 

종류

입력 스트림:  FileInputStream, FileReader, BufferedInputStream, BufferedReader 등

출력 스트림:  FileOutputStream, FileWriter, BufferedOutputStream, BufferedWriter 등

 

여기서 stream이 붙으면 바이트를 처리하고, reader, writer은 문자를 처리합니다. 

 

 

기반 스트림과 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 없으므로 항상 기반 스트림이나 또 다른 보조 스트림을 생성자의 매개 변수로 포함함

 

 

종류

기반 스트림 : FileInputStream, FileOutputStream, FileReader, FileWriter 등

보조 스트림 : InputStreamReader, OutputStreamWriter, BufferedInputStream, BufferedOutputStream 등

 

 

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표준 입출력 스트림

 

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("출력 메세지");

 

 

• System.in

표준 입력(키보드) 스트림

int d = System.in.read() // 한 바이트 읽기

 

 

• System.err

표준 에러 출력(모니터) 스트림

System.err.println("에러 메세지");

 

public class SystemInTest2 {

	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("알파벳 여러 개를 쓰고 [Enter]를 누르세요");
		
		int i;
		try {
			while( (i = System.in.read()) != '\n' ) {
				System.out.print((char)i);
			}
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

 

read - 한 바이트 읽고 반환값이 int입니다. 

한글쓰면 깨짐 - 한바이트 씩 읽는데 한글은 2바이트씩 묶어줘야한다. 그래서 InputStreamReader로 System.in을 감싸줘야 합니다. 

 

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바이트 단위 입출력 스트림

 

InputStream

• 바이트 단위 입력 스트림 최상위 추상 클래스
• 많은 추상 메서드가 선언되어 있고 이를 하위 스트림이 상속받아 구현함

 

주요 하위 클래스

• FileInputStream : 파일에서 바이트 단위로 자료를 읽습니다.
• ByteArrayInputStream : byte 배열 메모리에서 바이트 단위로 자료를 읽습니다.
• FilterInputStream : 기반 스트림에서 자료를 읽을 때 추가 기능을 제공하는 보조 스트림의 상위 클래스

주요 메서드

• int read() : 입력 스트림으로부터 한 바이트의 자료를 읽습니다. 읽은 자료의 바이트 수를 반환합니다.
• int read(byte b[]) : 입력 스트림으로 부터 b[] 크기의 자료를 b[]에 읽습니다. 읽은 자료의 바이트 수를 반환합니다.
• int read(byte b[], int off, int len) : 입력 스트림으로 부터 b[] 크기의 자료를 b[]의 off변수 위치부터 저장하며 len 만큼 읽습니다. 읽은 자료의 바이트 수를 반환합니다.
• void close() : 입력 스트림과 연결된 대상 리소스를 닫습니다.

 

FileInputStream

 

파일의 끝까지 한 바이트씩 자료 읽기

public class FileInputStreamTest2 {

	public static void main(String[] args) {

		try(FileInputStream fis = new FileInputStream("input.txt")){ 
			int i;
			while ( (i = fis.read()) != -1){
				System.out.println((char)i);
			}
			System.out.println("end");
		} catch (FileNotFoundException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

파일에서 바이트 배열로 자료 읽기 ( 배열에 남아 있는 자료가 있을 수 있음에 유의 )

public class FileInputStreamTest3 {

	public static void main(String[] args) {
		 		
		try (FileInputStream fis = new FileInputStream("input2.txt")){
			
			byte[] bs = new byte[10];
			int i;
			while ( (i = fis.read(bs)) != -1){
				/*for(byte b : bs){ //남아있는 자료 다 출력됨
					System.out.print((char)b);
				}*/
				for(int k= 0; k<i; k++){
					System.out.print((char)bs[k]);
				}
				System.out.println(": " +i + "바이트 읽음" );
			}
			 
			/*while ( (i = fis.read(bs, 1, 9)) != -1){
				for(int k= 0; k<i; k++){
					System.out.print((char)bs[k]);
				}
				System.out.println(": " +i + "바이트 읽음" );
			}*/
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("end");
	}
}

결과

ABCDEFGHIJ : 10바이트 읽음
KLMNOPQRST : 10바이트 읽음
UVWXYZ : 6바이트 읽음

 

try() 괄호 안에 넣었기때문에 close 안써도 됩니다.

 

 

 

OutputStream

 

• 바이트 단위 출력 스트림 최상위 추상 클래스
• 많은 추상 메서드가 선언되어 있고 이를 하위 스트림이 상속받아 구현함

 

주요 하위 클래스

• FileOutputStream : 파일에서 바이트 단위로 자료를 씁니다.
• ByteArrayOutputStream byte : 배열 메모리에서 바이트 단위로 자료를 씁니다.
• FilterOutputStream : 기반 스트림에서 자료를 쓸 때 추가 기능을 제공하는 보조 스트림의 상위 클래스

 

 

주요 메서드

• int write() : 한 바이트를 출력합니다.
• int write(byte b[]) : b[] 크기의 자료를 출력합니다.
• int write(byte b[], int off, int len) : b[] 배열에 있는 자료의 off 위치부터 len 개수만큼 자료를 출력합니다.
• void flush() : 출력을 위해 잠시 자료가 머무르는 출력 버퍼를 강제로 비워 자료를 출력합니다.
• void close() : 출력 스트림과 연결된 대상 리소스를 닫습니다. 출력 버퍼가 비워집니다.

 

FileOutputStream

 

byte[] 배열에 A-Z 까지 넣고 배열을 한꺼번에 파일에 쓰기

public class FileOutputStreamTest2 {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		
		FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output2.txt",true);
		try(fos){ //java 9 부터 제공되는 기능
		
			byte[] bs = new byte[26];
			byte data = 65;        //'A' 의 아스키 값
			for(int i = 0; i < bs.length; i++){  // A-Z 까지 배열에 넣기
				bs[i] = data;
				data++;
			}
			
			fos.write(bs);  //배열 한꺼번에 출력하기
		}catch(IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("출력이 완료되었습니다.");
	}
}

썼던 파일에 다시 쓰면 overwrite됩니다.(기본값이 false) 

파일에 이어서 쓰고 싶으면 뒤에 true라고 써주면 됩니다.

 

 

byte[] 배열의 특정 위치에서 부터 정해진 길이 만큼 쓰기

public class FileOutputStreamTest3 {

	public static void main(String[] args) {
		 
		try(FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output3.txt"))
		{
		
			byte[] bs = new byte[26];
			byte data = 65;     //'A' 의 아스키 값
			for(int i = 0; i < bs.length; i++){  // A-Z 까지 배열에 넣기
				bs[i] = data;
				data++;
			}
			fos.write(bs, 2, 10);   // 배열의 2 번째 위치부터 10 개 바이트 출력하기
		}catch(IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("출력이 완료되었습니다.");
	}
}

 

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문자 단위 입출력 스트림

 

Reader

• 문자 단위 입력 스트림 최상위 추상 클래스
• 많은 추상 메서드가 선언되어 있고 이를 하위 스트림이 상속받아 구현함

 

주요 하위 클래스

• FileReader : 파일에서 문자 단위로 읽는 스트림 클래스입니다.
• InputStreamReader : 바이트 단위로 읽은 자료를 문자로 변환해주는 보조 스트림 클래스 입니다.
• BufferedReader : 문자로 읽을 때 배열을 제공하여 한꺼번에 읽을 수 있는 기능을 제공하는 보조 스트림입니다.

 

주요 메서드

• int read() : 파일로부터 한 문자를 읽습니다. 읽은 문자를 반환합니다.
• int read(char[] buf) : 파일로부터 buf 배열에 문자를 읽습니다.
• int read(char[] buf, int off, int len) : 파일로부터 buf 배열의 off 위치로부터 len 개수만큼의 문자를 읽습니다.
• void close() : 입력 스트림과 연결된 대상 리소스를 닫습니다.

 

FileReader

• 파일에서 문자 읽기

public class FileReaderTest {

	public static void main(String[] args) {

		try(FileReader fr = new FileReader("reader.txt")){
			int i;
			while( (i = fr.read()) != -1){
				System.out.print((char)i);
			}
		}catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

 

Writer

• 문자 단위 출력 스트림 최상위 추상 클래스
• 많은 추상 메서드가 선언되어 있고 이를 하위 스트림이 상속받아 구현함

 

주요 하위 클래스

• FileWriter : 파일에서 문자 단위로 출력하는 스트림 클래스입니다.
• OutputStreamWriter : 바이트 단위의 자료를 문자로 변환해 출력해주는 보조 스트림 클래스 입니다.
• BufferedWriter : 문자로 쓸 때 배열을 제공하여 한꺼번에 쓸 수 있는 기능을 제공하는 보조 스트림입니다.

 

주요 메서드

• int write(int c) : 한 문자를 파일에 합니다.
• int write(char[] buf) : 문자 배열 buf의 내용을 출력합니다.
• int write(char[] buf, int off, int len) : 문자 배열 buf의 off위치에서부터 len 개수의 문자를 출력합니다.
• int write(String str) : 문자열 str을 출력합니다.
• int write(String str, int off, int len) : 문자열 str의 off번째 문자로부터 len 개수만큼 출력합니다.
• int flush() : 출력하기 전에 자료가 있는 공간(출력 버퍼)을 비워 출력하도록 합니다
• void close() : 스트림과 연결된 리소스를 닫습니다. 출력 버퍼도 비워집니다.

 

FileWriter

• 파일에 문자 쓰기

public class FileWriterTest {

	public static void main(String[] args) {

		try(FileWriter fw = new FileWriter("writer.txt")){
			fw.write('A');    // 문자 하나 출력
			char buf[] = {'B','C','D','E','F','G'};
			
			fw.write(buf); //문자 배열 출력
			fw.write("안녕하세요. 잘 써지네요"); //String 출력
			fw.write(buf, 1, 2); //문자 배열의 일부 출력
			fw.write("65");  //숫자를 그대로 출력
		}catch(IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
		System.out.println("출력이 완료되었습니다.");
	}
}

writer.txt파일

ABCDEFG안녕하세요. 잘 써지네요CD65

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보조 스트림

 

• 실제 읽고 쓰는 스트림이 아닌 보조 기능을 제공하는 스트림
• FilterInputStream과 FilterOutputStream이 보조 스트림의 상위 클래스들
• 생성자의 매개변수로 또 다른 스트림(기반 스트림이나 다른 보조 스트림)을 가짐
• Decorator Pattern으로 구현 됨

 

 

기반스트림을 감싸서 기능추가 가능합니다.

보조스트림을 감싸서 기능추가 가능합니다.

 

보조스트림은 여러 스트림에 적용이 되서 자신의 기능을 제공해줍니다. 

 

InputStreamReader와 OutputStreamWriter

• 바이트 단위로 읽거나 쓰는 자료를 문자로 변환해주는 보조 스트림

 

FileInputStream으로 읽은 자료를 문자로 변환해주는 예

public class InputStreamReaderTest {

	public static void main(String[] args) {

		try(InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("reader.txt"))){
			int i;
			while( (i = isr.read()) != -1){  //보조 스트림으로 읽습니다.
				System.out.print((char)i);
			}
		}catch(IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

한글 파일을 FileInputStream으로만 읽으면 깨집니다. InputStreamReader로 감싼 덕분에 한글 파일이 그대로 출력됩니다.

 

BufferedInputStream과 BufferedOutputStream

• 약 8k의 배열이 제공되어 입출력이 빠르게 하는 기능이 제공되는 보조 스트림
• BufferedReader와 BufferedWriter는 문자용 입출력 보조 스트림

 

BufferedInputStream과 BufferedOutputStream을 이용하여 파일 복사하는 예

public class BufferedStreamTest {

	public static void main(String[] args) {

		long millisecond = 0;
		try(FileInputStream fis = new FileInputStream("a.zip");
				FileOutputStream fos = new FileOutputStream("copy.zip");
				BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
				BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos)){
		
			millisecond = System.currentTimeMillis();
			
			int i;
			while( ( i = bis.read()) != -1){
				bos.write(i);
			}
			
			millisecond = System.currentTimeMillis() - millisecond;
		}catch(IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
		System.out.println("파일 복사 하는 데 " + millisecond + " milliseconds 소요되었습니다.");
	}
}

 

DataInputStream과 DataOutputStream

• 자료가 메모리에 저장된 상태 그대로 읽거나 쓰는 스트림

 

DataInputStream 메서드

 

DataOutputStream 메서드

 

 

public class DataStreamTest {

	public static void main(String[] args) {


		try(FileOutputStream fos = new FileOutputStream("data.txt");
				DataOutputStream dos = new DataOutputStream(fos))
		{
		
			dos.writeByte(100);
			dos.writeChar('A');
			dos.writeInt(10);
			dos.writeFloat(3.14f);
			dos.writeUTF("Test");
		}catch(IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
		try(FileInputStream fis = new FileInputStream("data.txt");
				DataInputStream dis = new DataInputStream(fis))
		{
		
			System.out.println(dis.readByte());
			System.out.println(dis.readChar());
			System.out.println(dis.readInt());
			System.out.println(dis.readFloat());
			System.out.println(dis.readUTF());
		}catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

result

100
A
10
3.14
Test