Java 입력/출력

스트림(stream)

자바에서는 파일이나 콘솔의 입출력을 직접 다루지 않고, 스트림(stream)이라는 흐름을 통해 다룹니다.

 

 

 

스트림(stream)이란 실제의 입력이나 출력이 표현된 데이터의 이상화된 흐름을 의미합니다.

 

즉, 스트림은 운영체제에 의해 생성되는 가상의 연결 고리를 의미하며, 중간 매개자 역할을 합니다.

Java SE 8 버전부터 추가된 스트림 API는 앞서 설명한 스트림과는 전혀 다른 개념입니다.

 

 

입출력 스트림

스트림은 한 방향으로만 통신할 수 있으므로, 입력과 출력을 동시에 처리할 수는 없습니다.

 

따라서 스트림은 사용 목적에 따라 입력 스트림과 출력 스트림으로 구분됩니다.

 

 

 

자바에서는 java.io 패키지를 통해 InputStream과 OutputStream 클래스를 별도로 제공하고 있습니다.

 

즉, 자바에서의 스트림 생성이란 이러한 스트림 클래스 타입의 인스턴스를 생성한다는 의미입니다.

 

 

 

InputStream 클래스에는 read() 메소드가, OutputStream 클래스에는 write() 메소드가 각각 추상 메소드로 포함되어 있습니다.

 

사용자는 이 두 메소드를 상황에 맞게 적절히 구현해야만 입출력 스트림을 생성하여 사용할 수 있습니다.

 

클래스	메소드	설명
InputStream	abstract int read()	해당 입력 스트림으로부터 다음 바이트를 읽어들임.
	int read(byte[] b)	해당 입력 스트림으로부터 특정 바이트를 읽어들인 후, 배열 b에 저장함.
	int read(byte[] b, int off, int len)	해당 입력 스트림으로부터 len 바이트를 읽어들인 후, 배열 b[off]부터 저장함.
OutputStream	abstract void write(int b)	해당 출력 스트림에 특정 바이트를 저장함.
	void write(byte[] b)	배열 b의 특정 바이트를 배열 b의 길이만큼 해당 출력 스트림에 저장함.
	void write(byte[] b, int off, int len)	배열 b[off]부터 len 바이트를 해당 출력 스트림에 저장함.

 

 

read() 메소드는 해당 입력 스트림에서 더 이상 읽어들일 바이트가 없으면, -1을 반환해야 합니다.

그런데 반환 타입을 byte 타입으로 하면, 0부터 255까지의 바이트 정보는 표현할 수 있지만 -1은 표현할 수 없게 됩니다.

따라서 InputStream의 read() 메소드는 반환 타입을 int형으로 선언하고 있습니다.

바이트 기반 스트림

자바에서 스트림은 기본적으로 바이트 단위로 데이터를 전송합니다.

 

 

 

자바에서는 다음과 같은 다양한 바이트 기반의 입출력 스트림을 제공하고 있습니다.

 

입력 스트림	출력 스트림	입출력 대상
FileInputStream	FileOutputStream	파일
ByteArrayInputStream	ByteArrayOutputStream	메모리
PipedInputStream	PipedOutputStream	프로세스
AudioInputStream	AudioOutputStream	오디오 장치

 

 

보조 스트림

자바에서 제공하는 보조 스트림은 실제로 데이터를 주고받을 수는 없지만, 다른 스트림의 기능을 향상시키거나 새로운 기능을 추가해 주는 스트림입니다.

 

 

 

자바에서는 다음과 같은 다양한 보조 스트림을 제공하고 있습니다.

 

입력 스트림	출력 스트림	설명
FilterInputStream	FilterOutputStream	필터를 이용한 입출력
BufferedInputStream	BufferedOutputStream	버퍼를 이용한 입출력
DataInputStream	DataOutputStream	입출력 스트림으로부터 자바의 기본 타입으로 데이터를 읽어올 수 있게 함.
ObjectInputStream	ObjectOutputStream	데이터를 객체 단위로 읽거나, 읽어 들인 객체를 역직렬화시킴.
SequenceInputStream	X	두 개의 입력 스트림을 논리적으로 연결함.
PushbackInputStream	X	다른 입력 스트림에 버퍼를 이용하여 push back이나 unread와 같은 기능을 추가함.
X	PrintStream	다른 출력 스트림에 버퍼를 이용하여 다양한 데이터를 출력하기 위한 기능을 추가함.

 

 

 

문자 기반 스트림

자바에서 스트림은 기본적으로 바이트 단위로 데이터를 전송합니다.

 

하지만 자바에서 가장 작은 타입인 char 형이 2바이트이므로, 1바이트씩 전송되는 바이트 기반 스트림으로는 원활한 처리가 힘든 경우가 있습니다.

 

 

 

따라서 자바에서는 바이트 기반 스트림뿐만 아니라 문자 기반의 스트림도 별도로 제공합니다.

 

이러한 문자 기반 스트림은 기존의 바이트 기반 스트림에서 InputStream을 Reader로, OutputStream을 Writer로 변경하면 사용할 수 있습니다.

 

 

 

자바에서는 다음과 같은 다양한 문자 기반의 입출력 스트림을 제공하고 있습니다.

 

입력 스트림	출력 스트림	입출력 대상
FileReader	FileWriter	파일
CharArrayReader	CharArrayWriter	메모리
PipedReader	PipedWriter	프로세스
StringReader	StringWriter	문자열

 

 

지금까지 살펴본 바이트 기반의 스트림과 문자 기반의 스트림은 활용 방법이 거의 같습니다.

 

따라서 문자 기반의 보조 스트림도 다음과 같이 제공됩니다.

 

입력 스트림	출력 스트림	설명
FilterReader	FilterWriter	필터를 이용한 입출력
BufferedReader	BufferedWriter	버퍼를 이용한 입출력
PushbackReader	X	다른 입력 스트림에 버퍼를 이용하여 push back이나 unread와 같은 기능을 추가함.
X	PrintWriter	다른 출력 스트림에 버퍼를 이용하여 다양한 데이터를 출력하기 위한 기능을 추가함.

 

 

 

표준 입출력

자바에서는 콘솔과 같은 표준 입출력 장치를 위해 System이라는 표준 입출력 클래스를 정의하고 있습니다.

 

java.lang 패키지에 포함되어 있는 System 클래스는 표준 입출력을 위해 다음과 같은 클래스 변수를 제공합니다.

 

클래스 변수	입출력 스트림	설명
System.in	InputStream	콘솔로부터 데이터를 입력받음.
System.out	PrintStream	콘솔로 데이터를 출력함.
System.err	PrintStream	콘솔로 데이터를 출력함.

 

표준 입출력 스트림은 자바가 자동으로 생성하므로, 개발자가 별도로 스트림을 생성하지 않아도 사용할 수 있습니다.

 

표준 입출력의 대상 변경

앞서 살펴본 세 가지 입출력 스트림은 모두 콘솔과 같은 표준 입출력 장치를 대상으로 합니다.

 

하지만 이와 같은 스트림에 다음 System 메소드를 사용하면 스트림의 대상을 다른 입출력 장치로 변경할 수 있습니다.

 

메소드	설명
static void setIn(InputStream in)	입력 스트림의 대상을 전달된 입력 스트림으로 변경함.
static void setOut(PrintStream out)	출력 스트림의 대상을 전달된 출력 스트림으로 변경함.
static void setErr(PrintStream err)	출력 스트림의 대상을 전달된 출력 스트림으로 변경함.

 

 

RandomAccessFile 클래스

앞서 살펴본 다양한 입출력 스트림을 이용하면 파일에 순차적으로 입출력 작업을 수행할 수 있습니다.

 

하지만 순차적인 접근이 아닌 임의의 지점에 접근하여 작업을 수행하고 싶다면, RandomAccessFile 클래스를 사용하면 됩니다.

 

이 클래스는 파일만을 대상으로 하며, 임의의 지점에서 입출력을 동시에 수행할 수 있습니다.

 

 

 

RandomAccessFile 클래스의 생성자에는 인수로 파일의 이름뿐만 아니라 파일 모드까지 함께 전달해야 합니다.

 

파일 모드란 파일의 사용 용도를 나타내는 문자열로, 자바에서 사용할 수 있는 대표적인 파일 모드는 다음과 같습니다.

 

파일 모드	설명
"r"	파일을 오로지 읽는 것만 가능한 모드로 개방함.
"rw"	파일을 읽고 쓰는 것이 모두 가능한 모드로 개방함. 만약 파일이 없으면 새로운 파일을 생성함.

 

 

getFilePointer() 메소드를 사용하면 파일 포인터의 현재 위치를 확인할 수 있습니다.

 

또한, seek() 메소드를 사용하면 파일 포인터의 위치를 변경할 수도 있습니다.

 

 

 

예제

public static void main(String[] args){

 

try {

 

// "rw" 모드로 "data.txt" 파일을 개방함.

 

RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("data.txt", "rw");

 

System.out.println(file.getFilePointer()); // 0 : 파일 포인터의 현재 위치를 반환함.

 

file.writeInt(10); // 정수 10을 저장함.

 

System.out.println(file.getFilePointer()); // 4

 

file.seek(20); // 파일 포인터의 위치를 20으로 이동시킴.

 

System.out.println(file.getFilePointer()); // 20

 

} catch (IOException e) {

 

e.printStackTrace();

 

}

 

}

 

실행 결과

0

 

4

 

20

 

File 클래스

앞서 살펴본 입출력 스트림을 사용하면 파일을 통한 입출력 작업을 수행할 수 있습니다.

 

하지만 파일의 제거나 디렉터리에 관한 작업 등은 입출력 스트림을 통해서는 수행할 수 없습니다.

 

 

 

자바는 이러한 입출력 작업 이외의 파일과 디렉터리에 관한 작업을 File 클래스를 통해 처리하도록 하고 있습니다.

 

File 클래스에는 위와 같은 작업을 위한 다양한 메소드가 정의되어 있습니다.

 

메소드	설명
boolean canRead()	해당 파일이 읽을 수 있는 파일인지를 검사함.
boolean canWrite()	해당 파일이 쓸 수 있는 파일인지를 검사함.
boolean delete()	해당 파일 또는 디렉터리를 삭제함.
boolean exists()	해당 파일이 존재하는지를 검사함.
String getPath()	해당 파일의 경로명을 문자열로 반환함.
boolean isAbsolute()	해당 파일의 경로명이 절대 경로인지를 검사함.
boolean isDirectory()	해당 파일이 디렉터리인지를 검사함.
boolean isFile()	해당 파일이 파일인지를 검사함.
long length()	해당 파일의 크기를 반환함.
boolean mkdir()	지정된 경로에 디렉터리를 생성함.
boolean mkdirs()	지정된 경로에 디렉터리를 생성하며, 필요한 모든 상위 디렉터리도 생성함.
boolean renameTo(File dest)	해당 파일의 이름을 전달된 파일 이름으로 변경함.
boolean setExecutable(boolean executable) boolean setReadable(boolean readable) boolean setWritable(boolean writable) boolean setReadOnly()	해당 파일의 속성을 변경함.

 

 

예제

public static void main(String[] args){

 

File dir = new File("D:\\data"); // 디렉터리 생성

 

File file = new File(dir, "data.txt"); // 파일 생성

 

if(!file.exists()) { // 파일이 생성되었는지를 확인함.

 

System.out.println("파일이 존재하지 않습니다.");

 

System.exit(0);

 

}

 

System.out.println(file.getPath()); // D:\data\data.txt

 

System.out.println(file.length()); // 파일의 크기를 반환함.

 

}