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Java

자바의 다양한 기능 / 입출력 스트림, 직렬화, 입출력 클래스

by 리잼 2022. 12. 9.
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12. 자바의 입출력을 위한 I/O 스트림

입출력 스트림

  • 네트워크에서 자료의 흐름이 물의 흐름과 같다는 비유에서 유래됨
  • 자바는 다양한 입출력 장치에 독립적으로 일관성있는 입출력 스트림을 통해 제공
  • 입출력이 구형되는 곳 - 파일디스크, 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

스트림의 종류

  • 종류 예
입력 스트림 FileInputStream, FileReader, BufferedInputStream, BufferedReader 등
출력 스트림 FileOutputStream, FileWriter, BufferedOutputStream, BufferedWriter 등

바이트 단위 스트림과 문자 단위 스트림

  • 바이트 단위 스트림 : 동영상, 음악, 파일, 실행 파일 등 자료를 읽고 쓸 때 사용
  • 문자 단위 스트림 : 바이트 단위로 자료를 처리하면 문자는 깨짐,
    인코딩에 맞게 2바이트 이상으로 처리하도록 구현된 스트림

스트림의 종류

종류 예

바이트 스트림 FileInputStream, FileOutputStream, BufferedInputStream, BufferedOutputStream 등
문자 스트림 FileReader, FileWriter, BufferedReader, BufferedWriter 등

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

스트림의 종류

  • 종류 예
기반 스트림 FileInputStream, FileOutputStream, FileReader, FileWriter 등
보조 스트림 InputStreamReader, OutputStreamWriter, BufferedInputStream, BufferedOutputStream 등

13. 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");

import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

public class SystemInTest1 {

	public static void main(String[] args) {

		System.out.println("알파벳을 여러개 쓰고 [Enter]를 누르세요");
		
		int i;
		
		try {
			InputStreamReader irs = new InputStreamReader(System.in);
			while ((i = irs.read()) != '\n') {
				//System.out.println(i);
				System.out.print((char)i);	
			}
			
		} catch (IOException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		
	}

}

14. 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

 

스트림 클래스 설명

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

메서드 설명

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 예제

  • 파일에서 한 바이트씩 자료 읽기
public class FileInputStreamTest1 {

	public static void main(String[] args) {
		FileInputStream fis = null;
		
		try {
			fis = new FileInputStream("input.txt");
		
			System.out.println((char)fis.read());
			System.out.println((char)fis.read());
			System.out.println((char)fis.read());
		
		} catch (IOException e) {
			System.out.println(e);
		} finally{
			try {
				fis.close();
			} catch (IOException e) {
				System.out.println(e);
			} catch (NullPointerException e){
				System.out.println(e);
			}
		}
		System.out.println("end");
	}

}
  • 파일의 끝까지 한 바이트씩 자료 읽기
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;

public class FileInputStreamTest2 {

	public static void main(String[] args) {

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

}
  • 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){
					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");
	}
}

OutputStream

  • 바이트 단위 출력 스트림 최상위 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 예제

파일에 한 바이트씩 쓰기

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class FileOutputStreamTest1 {

	public static void main(String[] args) {

		try(FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.txt")) {
			fos.write(65);
			fos.write(66);
			fos.write(67);
		} catch (IOException e) {
			System.out.println(e);
		}
		System.out.println("end");
	}

}

byte[] 배열에 A-Z 까지 넣고 한꺼번에 파일 쓰기

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;

public class FileOutputStreamTest2 {

	public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {

		FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output2.txt");
		
		try(fos){
			byte[] bs = new byte[26];
			
			byte data = 65;
			for(int i=0; i<bs.length; i++) {
				bs[i] = data++;
			}
			fos.write(bs);
		} catch (Exception e) {
			System.out.println(e);
		}
		System.out.println("end");
	}

}

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.");
	}
}

flush() 와 close() 메서드

  • 출력 버퍼를 비울때 flush() 메서드를 사용
  • close() 메서드 내부에서 flush()가 호출되므로 close()메서드가 호출되면 출력 버퍼가 비워짐

15. 문자단위 입력 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

import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

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

클래스 설명

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.");
	}
}

16. 여러가지 보조 스트림 클래스들

보조 스트림

  • 실제 읽고 쓰는 스트림이 아닌 보조 기능을 제공하느 스트림
  • FileInputStream과 FileOutputStream이 보조 스트림의 상위 클래스들
    생성자의 매개변수로 또 다른 스트림( 기반스트림이나 다른 보조 스트림)을 가짐
  • Decorator Pattern으로 구현됨

상위 클래스 생성자

protected FilterInputStream과(InputStream in) 생성자의 매개변수로 InputStream을 받습니다.
public FilterOutputStream(OutputStream out) 생성자의 매개변수로 OutputStream을 받습니다.

InputStreamReader와 OutputStreamWriter

  • 바이트 단위로 읽거나 쓰는 자료를 문자로 변환해주는 보조 스트림

FileInputStream으로 읽은 자료를 문자로 변환해주는 예

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

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) {
				System.out.print((char)i);
			}
		} catch(IOException e) {
			
		}		

	}

}

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();
		}
	}
}

17. 직렬화 ( serialization )

직렬화란?

  • 인스턴스의 상태를 그대로 파일 저장하거나 네트웍으로 전송하고 ( serialization )
    이를 다시 복원 ( deserialization )하는 방식
  • 자바에서는 보조 스트림을 활용하여 직렬화를 제공함
  • ObjectInputStream과 ObjectOutputStream
생성자 설명
ObjectInputStream(InputStream in) InputStream을 생성자의 매개변수로 받아 ObjectInputStream을 생성합니다.
ObjectOutputStream(OutputStream out) OutputStream을 생성자의 매개변수로 받아 ObjectOutputStream을 생성합니다.

Serializable 인터페이스

  • 직렬화는 인스턴스의 내용이 외부로 유출되는 것이므로 프로그래머가 해당 객체에 대한 직렬화 의도를 표시해야 함
  • 구현 코드가 없는 marker interface
  • transient : 직렬화 하지 않으려는 멤버 변수에 사용함 (Socket등 직렬화 할 수 없는 객체)
class Person implements Serializable{
	
	private static final long serialVersionUID = -1503252402544036183L;

	String name;
	String job;
	
	public Person() {}

	public Person(String name, String job) {
		this.name = name;
		this.job = job;
	}
	
	public String toString()
	{
		return name + "," + job;
	}
}


public class SerializationTest {

	public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {

		Person personAhn = new Person("이순신", "대표이사");
		Person personKim = new Person("김유신", "상무이사");
		
		try(FileOutputStream fos = new FileOutputStream("serial.out");
				ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos)){
			
			oos.writeObject(personAhn);
			oos.writeObject(personKim);
		
		}catch(IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
			
		try(FileInputStream fis = new FileInputStream("serial.out");
			ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis)){
			
			Person p1 = (Person)ois.readObject();
			Person p2 = (Person)ois.readObject();
			
			System.out.println(p1);
			System.out.println(p2);
		}catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

Externalizable 인터페이스

  • writerExternal()과 readExternal()메서드를 구현해야 함
  • 프로그래머가 직접 객체를 읽고 쓰는 코드를 구현 할 수 있음
class Person implements Externalizable{
	
	String name;
	String job;
	
	public Person() {}

	public Person(String name, String job) {
		this.name = name;
		this.job = job;
	}
	
	public String toString()
	{
		return name + "," + job;
	}

	@Override
	public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException {
		out.writeUTF(name);
		//out.writeUTF(job);
	}

	@Override
	public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException {
		name = in.readUTF();
		//job = in.readUTF();
	}
	
}

18. 입출력 클래스

File 클래스

  • 파일 개념을 추상화한 클래스
  • 입출력 기능은 없고, 파일의 이름, 경로, 읽기 전용 등의 속성을 알 수 있음
  • 이를 지원하는 여러 메서드들이 제공됨
import java.io.File;
import java.io.IOException;

public class FileTest {

	public static void main(String[] args) throws IOException {

		File file = new File("E:\\develop\\fast campus\\Java\\Chapter6\\newFile.txt");
		file.createNewFile();
		
		System.out.println(file.isFile());
		System.out.println(file.isDirectory());
		System.out.println(file.getName());
		System.out.println(file.getAbsolutePath());
		System.out.println(file.getPath());
		System.out.println(file.canRead());
		System.out.println(file.canWrite());

		file.delete();
		
	}

}

RandomAccessFile 클래스

  • 입출력 클래스 중 유일하게 파일에 대한 입력과 출력을 동시에 할 수 있는 클래스
  • 파일 포인터가 있어서 읽고 쓰는 위치 이동이 가능함
  • 다양한 메서드가 제공됨
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;

public class RandomAccessFileTest {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		RandomAccessFile rf = new RandomAccessFile("random.txt", "rw");
		rf.writeInt(100);
		System.out.println("파일 포인터 위치:" + rf.getFilePointer());
		rf.writeDouble(3.14);
		System.out.println("파일 포인터 위치:" + rf.getFilePointer());
		rf.writeUTF("안녕하세요");
		System.out.println("파일 포인터 위치:" + rf.getFilePointer());
	
		rf.seek(0);
		System.out.println("파일 포인터 위치:" + rf.getFilePointer());
		
		int i = rf.readInt();
		double d = rf.readDouble();
		String str = rf.readUTF();
	
		System.out.println("파일 포인터 위치:" + rf.getFilePointer());
		System.out.println(i);
		System.out.println(d);
		System.out.println(str);

	}

}

 

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