1. 입출력 스트림

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• 자바에서 데이터는 스트림을 통해 입출력된다.
• 키보드 / 파일 / 프로그램으로 입력받고, 모니터 / 파일 / 프로그램에 출력한다.

1) 입출력 스트림의 종류

(1) 바이트 기반 스트림

• 그림, 멀티미디어 등의 바이너리 데이터를 읽고 출력할 때 사용

바이트 출력 스트림

• 종류 : FileOutputStream, PrintStream, BufferedOutputStream, DataOutputStream

• 최상위 클래스 : OutputStream

• 주요 메소드

  리턴타입	메소드 이름	설명
  void	write(int b)	1byte를 출력한다. 매개변수로 주어지는 int에서 끝 1byte만 출력 스트림으로 보낸다.
  void	write(byte[] b)	배열 b의 모든 바이트를 출력
  void	write(byte[] b, int off, int len)	b[off]부터 len개의 바이트를 출력
  void	flush()	출력 버퍼에 잔류하는 모든 바이트 출력
  void	close()	출력 스트림을 닫는다.

바이트 입력 스트림

• 종류 : FileInputStream, BufferedInputStream, DataInputStream

• 최상위 클래스 : InputStream

• 주요 메소드

  리턴타입	메소드 이름	설명
  int	read()	1byte를 읽고 읽은 바이트를 리턴. 따라서 리턴된 4byte 중 끝 1byte에만 데이터가 들어있다.
  int	read(byte[] b)	읽은 바이트를 매개값으로 주어진 배열에 저장하고 읽은 바이트 수를 리턴
  int	read(byte[] b, int off, int len)	len개의 바이트를 읽고 매개값으로 주어진 배열에서 b[off]에서 len개까지 저장. 읽은 바이트 수 리턴
  void	close()	입력 스트림을 닫는다.

(2) 문자 기반 스트림

• 문자 데이터를 읽고 출력할 때 사용

문자 출력 스트림

• 종류 : FileWriter, PrintWriter, BufferedWriter, OutputStreamWriter

• 최상위 클래스 : Writer

• 주요 메소드

  리턴타입	메소드 이름	설명
  void	write(int c)	매개값으로 주어진 한문자를 출력스트림으로 보냄. 매개변수 int에서 끝 2byte(문자)만 보낸다.
  void	write(char[] cbuf)	매개값으로 주어진 배열의 모든 문자를 보냄
  void	write(char[] cbuf, int off, int len)	c[off]부터 len개의 문자를 보냄
  void	write(String str)	매개값으로 주어진 문자열을 보낸다.
  void	write(String str, int off, int len)	str의 off순번부터 len개의 문자를 보낸다.
  void	flush()	버퍼에 잔류하는 모든 문자 출력
  void	close()	출력 스트림을 닫는다.

문자 입력 스트림

• 종류 : FileReader, BufferedReader, InputStreamReader

• 최상위 클래스 : Reader

• 주요 메소드

  리턴타입	메소드 이름	설명
  int	read()	1개의 문자를 읽고 리턴. 입력 스트림으로부터 1개의 문자(2byte)를 읽고 int 타입으로 리턴하므로 끝의 2byte에 문자 데이터가 들어있음.
  int	read(char[] cbuf)	읽은 문자들을 매개값으로 주어진 문자 배열에 저장하고 읽은 문자 수를 리턴
  int	read(char[] cbuf, int off, int len)	len개의 문자를 읽고 매개값으로 주어진 문자 배열에서 cbuf[off]부터 len개까지 저장. 그리고 읽은 문자 수 리턴
  void	close()	입력 스트림을 닫는다.

2. 보조 스트림

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• 기본 스트림인 InputStream/OutputStream, Reader/Writer를 직접 사용해서 데이터를 입출력 할 수 있다.
• 데이터를 변환해서 입출력하거나, 데이터의 출력 형식을 지정하고 싶은 경우, 그리고 입출력 성능을 향상시키고 싶은 경우가 있다. 이럴 때 기본 스트림에 보조스트림을 연결하여 사용하면 이런 기능들을 편리하게 수행할 수 있다.

1) 보조스트림 연결

보조스트림 변수 = new 보조스트림(연결 스트림)

// ex)
InputStream is = ...;
Input Stream reader = new InputStreamReader(is);

• 보조스트림을 연속적으로 연결할 수도 있다.

InputStream is = System.in;
InputStreamReader reader = new InputStreamReader(is);
BufferedReader br = new BufferedReader(reader);

2) 문자 변환 보조 스트림

• 소스 스트림이 바이트 기반 스트림이면서 입출력 데이터가 문자라면 Reader와 Writer로 변환해서 사용하는 것을 고려할 수 있다.
  • 문자 입출력은 Reader와 Writer가 편리하기 때문이다.

OutputStreamWriter

Writer writer = new OutputStreamWriter(바이트 기반 출력 스트림);

• 바이트 기반 출력 스트림에 연결되어 문자 출력 스트림인 Writer로 변환하는 보조 스트림이다.

InputStreamReader

Reader reader = new InputStreamReader(바이트 기반 입력 스트림);

• 바이트 기반 입력 스트림에 연결되어 문자 입력 스트림인 Reader로 변환하는 보조 스트림이다.

3) 성능 향상 보조 스트림

• 프로그램의 실행 성능은 입출력이 가장 늦은 장치를 따라간다.
  • CPU와 메모리가 아무리 뛰어나도 하드 디스크의 입출력이 늦어지면 프로그램의 실행 성능은 하드 디스크의 처리 속도에 맞춰진다.
  • 네트워크로 데이터 전송하는 것도 마찬가지이다. 느린 데이터 환경이라면 컴퓨터 사양이 아무리 좋아도 메신저와 게임의 속도는 느리다.
• 프로그램이 입출력 소스와 직접 작업하지 않고 중간에 메모리 버퍼와 작업함으로써 실행 성능을 향상시킬 수 있다.
  • 프로그램은 직접 하드디스크에 데이터를 보내지 않고 메모리 버퍼에 보냄으로써 쓰기 속도가 향상된다.
  • 버퍼의 데이터가 꽉 차면 한꺼번에 하드 디스크로 보냄으로써 출력 횟수를 줄여준다.
• 기본적으로 출력 스트림은 내부에 작은 버퍼를 가지고 있다. 하지만 이것으로 불충분하므로 보조 스트림 중에서 메모리 버퍼를 추가로 제공하는 것들이 있다.
  • 바이트 기반 스트림 : BufferInputStream, BufferedOutputSteram
  • 문자 기반 스트림 : BufferedReader, BufferedWriter

BufferedOutputStream, BufferedWriter

• BufferedOutputStream은 바이트 기반 출력 스트림에 연결되어 버퍼를 제공해주는 보조 스트림이다.
• BufferedWriter은 문자 기반 출력 스트림에 연결되어 버퍼를 제공해주는 보조 스트림이다.
• 둘다 프로그램에서 전송한 데이터를 내부 버퍼에 쌓아 두었다가 버퍼가 꽉 차면, 버퍼의 모든 데이터를 한꺼번에 보낸다.

BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(바이트 기반 출력 스트림);
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(문자 기반 출력 스트림);

BufferInputStream, BufferedReader

• BufferInputStream은 바이트 기반 스트림에 연결되어 버퍼를 제공해주는 보조 스트림이다.
• BufferedReader은 문자 기반 입력 스트림에 연결되어 버퍼를 제공해주는 보조 스트림이다.
  • readLine() 메소드로 Enter키(\r + \n) 이전의 모든 문자열을 읽고 리턴한다. 더이상 읽을 라인이 없다면 null을 리턴한다.
• 둘 다 입력 소슬부터 자신의 내부 버퍼 크기만큼 데이터를 미리 읽고 버퍼에 저장해둔다.

BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(바이트 기반 출력 스트림);
BufferedReader br = new BufferedReader(문자 기반 입력 스트림);

4) 기본 타입 입출력 보조 스트림

• DateInputStream과 DateOutputStream 보조 스트림을 연결하면 기본 타입인 boolean, char, short, int, float, double을 입출력 할 수 있다.
• 데이터 타입의 크기가 모두 다르므로 DataOutputStream으로 출력한 데이터를 다시 DataInputStream으로 읽어올 때는 출력한 순서와 동일한 순서로 읽어야 한다.
  • ex) 출력 순서가 int -> boolean -> double이라면 읽을 때는 int -> boolean -> double이어야 한다.

DataInput Stream dis = new DataInputStream(바이트 기반 입력 스트림);
DataOutputStream dos = new DataOuputStream(바이트 기반 출력 스트림);

주요 메소드

DataInputStream

• boolean readBoolean(), double readDouble(), String readUTF() 등

DataOutputStream

• void writeBoolean(boolean v), void writeByte(int v), void writeShort(int v), void writeUTF(String str) 등

5) 프린터 보조 스트림

• PrintStream과 PrintWriter는 프린터와 유사하게 출력하는 print(), println() 메소드를 가지고 있는 보조 스트림이다.
• PrintStream은 바이트 기반 출력 스트림과 연결되고, PrintWriter는 문자 기반 출력 스트림과 연결된다.
• 콘솔 출력 스트림인 System.out이 printStream 타입이다.
• PrintStream의 Println() 메소드로 출력한 내용은 BufferedReader의 readLine()으로 읽으면 편리하다.
  • println()은 개행 문자를 포함하여 출력하고, readLine()은 개행 문자 앞까지 읽기 때문이다.

PrintStream ps = new PrintStream(바이트 기반 출력 스트림);
PrintWriter pw = new PrintWriter(문자 기반 출력 스트림);

6) 객체 입출력 보조 스트림

• ObjectOutputStream과 ObjectInputStream 보조 스트림을 연결하면 메모리에 생성된 객체를 파일 또는 네트워크로 출력할 수 있다.

(1) ObjectOutputStream

ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(바이트 기반 출력 스트림);

• ObjectOutputStream은 객체를 직렬화한다.
  • 직렬화란 객체를 바이트 배열로 만드는 것을 말한다.
• oos.writeObject(객체) : 객체를 직렬화 해서 출력 스트림으로 보낸다.

(2) ObjectInputStream

ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(바이트 기반 입력 스트림);

• ObjectInputStream은 객체를 역직렬화 한다.
  • 역직렬화란 바이트 배열을 다시 객체로 복원하는 것을 말한다.
• 객체타입 변수 = (객체타입) ois.readObject() : 입력 스트림에서 읽은 바이트를 역직렬화해서 다시 객체로 복원해서 리턴한다. 리턴 타입이 Object이기 때문에 원래 타입으로 강제 변환해야한다.

Serializable 인터페이스

• 자바는 java.io.Serializable 인터페이스를 구현한 객체만 직렬화한다.
• Serializable 인터페이스는 메소드 선언이 없는 인터페이스이다.
• 객체를 파일로 저장하거나, 네트워크로 전송할 목적이라면 개발자는 클래스를 선언할 때 implements Serializable을 추가해야 한다.
  • 개발자가 JVM에게 직렬화 해도 좋다고 승인하는 역할을 한다.

public class XXX implements Serializable{...}

3. 입출력 관련 API

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• 콘솔은 시스템을 사용하기 위해 키보드로 입력받고 모니터로 출력하는 소프트웨어를 말한다.
  • 유닉스나 리눅스 운영체제는 터미널에 해당된다.
  • 윈도우 운영체제는 명령 프롬프트에 해당된다.
• 자바는 콘솔로부터 데이터를 입력받을 때 System.in을 사용하고, 콘솔에 데이터를 출력할 때 System.out을 사용한다. 그리고 에러를 출력할 때에는 System.err를 사용한다.

1) System.in 필드

• System 클래스의 in 정적필드는 InputStream 타입의 필드이므로 InputStream 변수로 참조할 수 있다.

InputStream is = System.in;
int keyCode = is.read(); // 1byte를 읽는다.

• 라인 단위로 전체 문자열을 읽는 방법

InputStream is = System.in;
Reader reader = new InputStream(is);
BufferedReader br = new BufferedReader(reader);

// 한줄로 작성
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStream(System.in));

// 메소드 사용
String lineStr = br.readLine();

2) System.out 필드

• System 클래스의 out 정적필드는 PrintStream 타입의 필드이다.
• 따라서 PrintStream이 제공하는 print(), println(), printf()와 같은 메소드를 이용해서 모니터로 출력할 수 있다.

3) Scanner 클래스

• 해당 클래스는 문자 파일이나 바이트 기반 입력 스트림에서 라인 단위 문자열을 쉽게 읽도록 하기 위해 java.util 패키지에서 제공하는 클래스이다.
  • 입출력 스트림도 아니고, 보조 스트림도 아니다.
• 보조 스트림 없이 쉽게 라인 단위의 문자열을 읽을 수 있다.
  • 하지만 성능은 BufferedReader를 사용한 것이 훨씬 빠르다.

Scanner scanner = new Scanner(Sytem.in);
String InputData = scanner.nextLine(); // 이외에도 여러 타입을 받을 수 있다.

4) File 클래스

• java.io 패키지에서 제공하는 File 클래스는 파일 및 폴더(디렉토리) 정보를 제공해주는 역할을 한다.

File file = new File("C:/Temp/file.txt");
File file = new File("C:\\Temp\\file.txt");

• 객체 생성시 문자열 경로를 제공해야 한다.
• 윈도우에서는 \ 또는 /를 둘 다 사용할 수 있고, 유닉스나 리눅스에서는 /를 사용한다.
• File 객체를 생성했다고 해서 파일이나 폴더가 생성되는 것은 아니다. 그리고 제공되는 문자열 경로에 실제 파일이나 폴더가 없더라도 예외가 발생하지 않는다.
  • 해당 경로에 실제로 파일이나 폴더가 있는지 확인하려면 boolean isExist = file.exists()를 사용하면 된다.
• 파일 또는 폴더의 정보를 얻기 위해 File 객체를 단독으로 사용할 수 있지만, 파일 입출력 스트림(FileInputStream, FileOutputStream, FileReader, FileWriter) 객체를 생성할 때 경로 정보를 제공할 목적으로도 사용한다.

File file = new File("C:/Temp/file.txt");
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);