JAVA Chapter08 입출력 스트림과 파일 입출력 - 바이트 스트림과 문자 스트림 / 문자 스트림 클래스 / 파일 입출력과 예외처리 / InputStreamReader / FileWriter / FileOututStream / FileInputStream / 버퍼입출력과 파일 입출력 / 버퍼에 남아 있는 데이터 출력(flush) / File 클래스 / 블록 단위로 파일 고속 복사

15 Jul 2021 • JAVA

08. 입출력 스트림과 파일 입출력

스트림 입출력이란?

컴퓨터공학에서 연속적인 데이터의 흐름 혹은 데이터를 전송하는 소프트웨어 모듈을 일컫는다. 컴퓨터에서 스트림은 도착한 순서대로 데이터를 흘러 보낸다.

자바에서 입출력 스트림으 응용프로그램과 입출력 장치를 연결하는 소프트웨어 모듈이다.

  • 스트림의 양끝에는 입출력 장치와 자바 응용프로그램이 연결된다.
  • 스트림은 단방향 이다 : input, output스트림 두가지 기능을 모두 가진 스트림은 없다.
  • 스트림을 통해 흘러가는 기본 단위는 바이트나 문자다
  • 스트림은 선입선출, 즉 FIFO 구조이다.(ex 키보드, 스택은 후입선출)

바이트 스트림과 문자 스트림

자바에서 입출력 스트림은 바이트스트림(~Stream)과 문자스트림(Reader, Writer)의 2종류이다. 바이트스트림은 정보를 단순 바이너리(비트들)로 다루기 때문에 문자든 이미지든 상관없이 흘려보낸다.
문자스트림은 문자만 다루기 때문에 문자가 아닌 데이터가 출력되면 보이지 않거나, 엉뚱한 기호가 출력된다.

스트림 연결

스트림은 서로 연결될 수 있다.(ex 쿠키 굽는 시스템)
키보드와 연결된 표준 입력스트림인 System.in

InputStream rd = new InputStream(System.in);
int c = rd.read();  //입력 스트림으로부터 키 입력. c는 입력된 키의 문자값

문자 스트림 클래스

2바이트의 유니코드 문자를 단위로 입출력하는 스트림이다.(문자스트림은 정말로 문자만!)

파일 입력 스트림 생성
FileReader fin = new FileReader("c:\\test.txt");
파일 읽기
int c;   //2바이트로 끊음
while( (c = fin.read()) != -1 ){   //문자 하나에 c를 읽어들인다. 파일을 끝까지 반복한다.
  System.out.print((char)c);  //char 형변환해서 사용
}
파일이 큰 경우 버퍼 사용
char [] buf = new char[1024];   //1024는 1KB이다
int n = fin.read(buf);  //한번에 1024개 문자를 읽어 buh[]에 저장하고 리턴

스트림 닫기

fin.close();

파일 입출력과 예외처리

첫째, 파일의 경로명이 틀린 경우 FileNotFoundException 예외 발생

FileReader fin = new FileReader("c:\\test.txt");

둘째, 파일 읽기, 쓰기, 닫기를 하는 동안 입출력 오류가 발생하면 IOException 에외 발생

int c = fin.read();

그러므로 파일 입출력 코드에 try-catch 블록이 필요하다

//구조 순서?
Exception
ㄴIOE
  ㄴFileNotFoundException

try{
  FileReader fin = new FileReader("c:\\test.txt");  //FileNotFoundException 오류 발생 가능
  ...
  int c = fin.read();  //IOException 오류 발생 가능
  ...
  fin.close();  //fin이 null상태이거나 파일을 열고있지 않았을때 오류 발생 가능
}catch(FileNotFoundException e){
  System.out.ptintln("파일을 읽을 수 없음");
}catch(IOEception){
  System.out.ptintln("입출력 오류");
}

//catch문 맨 위에(첫번째로) Exception 넣으면 오류 발생시 얘가 다 채가서 안된다. catch문은 순서대로(위에서 아래)로 잡기 때문. java문 맨 위에 구조순서? 참조!
//그렇기때문에 중요한 예외는 전용으로 만들어서 위로 뺀다!!!

예제 8-1) FileReader로 텍스트 파일 읽기

import java.io.*;

public class FileReaderEx{
  public static void main(String[] args){
    FileReader fin = null;
    try{
      fin = new FileReader("c:\\windows\\system.ini"); //문자 입력 스트림 생성. 오류 발생 가능->FileNotFound 경로에 파일 없을때 
      int c;
      while( (c = fin.read()) != -1 ){  //오류 발생 가능->읽는 중 오류
        System.out.print((char)c);
      }
      fin.close();  //오류 발생 가능->fin이 null상태일때, 파일을 열고있지 않았을 때 
    }catch(IOException e){   //이 위에 catch로 IOE보다 상위인 Exception 넣으면 얘가 다 채가서 안된다. 중요한 예외는 전용으로 만들어서 위로 뺄 것!!!!!!!!! catch는 위에서 아래로 순서대로 잡힘
      System.out.println("입출력 오류");
    }
  }
}

문자 집합과 InputStreamReader를 이용한 텍스트 파일 읽기

InputStreamReader는 스트림에 입력되는 바이트 데이터를 문자 집합을 통해 문자로 변환한다. (인풋 스트림은 읽을때 쓸때 바이트 단위로!!!)

InputStreamReader로 문자 입력 스트림 생성

FileInutStream fin = new FileInputStream("c:\\Temp\\hangul.txt");  //바이로 읽음
InputStreamReader in = new InputStreamReader(fin, "UTF-8");  //글자로 바꿔줌

예제 8-2) InputStreamReader로 한글 텍스트 파일 읽기

import java.io.*;
public class FileReadHangulSuccess {

	public static void main(String[] args) {
		InputStreamReader in = null;
		FileInputStream fin = null;
		
		try{
			fin = new FileInputStream("D:\\C_project\\hangul.txt");
			in = new InputStreamReader(fin, "UTF-8");
			int c;
			
			System.out.println("인코딩 문자 집합은 " + in.getEncoding());  //in.getEncoding은 
			while((c = in.read()) != -1 ) {
				System.out.print((char)c);
			}
			in.close();
			fin.close();
			
		}catch(IOException e) {
			System.out.println("입출력 오류");
		}

	}

}

FileWriter를 이용한 텍스트 파일 쓰기(문자로 기록)

파일 출력 스트림 생성
FileWriter fout = new FileWriter("c:\\Temp\\test.txt");

FileWriter의 생성자는 c:\Temp\test.txt 파일을 열어 스트림과 연결한다. 파일이 빈 경우 빈 파일을 생성하며, 이미 파일이 있는 경우 파일 내용을 지우고 파일의 처음부터 쓸 준비를 한다.

파일 쓰기
fout.write('A');   //close까지해줘야 기록됨

char [] buf = new char[1024];   //1024까지 담을 수 있는 버퍼 만들기
fout.write(buf, 0, buf.length;)   //0은 시작위치값, 그뒤는 길이(쓸 갯수)
스트림 닫기
fout.close();

예제 8-4) 키보드 입력을 파일로 저장하기

import java.io.*;
import java.util.*;

public class FileWriterEx {

	public static void main(String[] args) {
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		FileWriter fout = null;
		//int c;
		try {
			fout = new FileWriter("D:\\C_project\\hangul.txt");
			while(true) {
				String line = scanner.nextLine();  //빈 칸을 포함하여 한 줄 읽기. line에는 \n이 들어가지 않음
				if(line.length() == 0) {  // 한 줄에 enter키만 입력한 경우
					break;
				}
				fout.write(line, 0, line.length());  //읽은 문자열을 파일에 저장
				fout.write("\r\n", 0, 2);  //한 줄 띄기 위해 \r\n을 파일에 
			}
			fout.close();
		}catch(IOException e) {
			System.out.println("입출력 오류");
		}
		scanner.close();
	}

}

바이트 스트림 클래스

바이트 단위로 바이너리 데이터가 흐르는 스트림이다. 이미지나 동여앙 파일 입출력에 필수적이고, 문자들로 구성된 텍스트 파일도 입출력 할 수 있다

  • InputStream/OutputStream : 추상클래스이며, 바이트 입출력 처리를 위한 공통 기능을 가진 슈퍼 클래스이다.
  • FileInputStream/FileOutputStream : 파일 입출력을 위한 클래스로서, 파일로부터 바이너리 데이터를 읽거나 파일에 바이너리 데이터를 저장할 수 있다.
  • DataInputStream/dataOutputStream : 이 스트림을 이용하면 boolean, char … 타입의 값을 바이너리 형태로 입출력한다. 문자열도 바이너리 형태로 입출력한다.

FileOututStream을 이용한 바이너리 파일 쓰기

바이너리값을 그대로 파일에 저장해야하는 경우가 있다. 메모리에 있는 이미지 비트들을 그대로 이미지 파일로 저장하는 경우이다.

파일 출력 스트림 생성
FileOutputStream fout = new FileOutputStream("c:\\Temp\\test.out");

파일이 이미 있으면 그 내용을 지우고 스트림에 연결한다. 쓰기가 이루어지면 해당 파일은 바이너리 파일이 된다.

파일 쓰기
byte b[] = {7,51,3,4,-1,24};
for(int i=0; i<b.length; i++){
  fout.write(b[i]);
}

//for문 없이 한번에 배열 b[]를 저장할 수도 있다.
fout.write(b);

예제 8-5) FileOututStream로 바이너리 파일 쓰기

import java.io.*;

public class FileOutputStreamEx {

	public static void main(String[] args) {
		byte b[] = {7, 51, 3, 4, -1, 24};
		
		try {
			FileOutputStream fout = new FileOutputStream("D:\\C_project\\test.out");
			for(int i=0; i<b.length; i++) {
				fout.write(b[i]);
			}
			fout.close();
		}catch(IOException e) {
			System.out.println("D:\\C_project\\hangul.txt에 저장할 수 없습니다. 경로명 확인");
			return;
		}
		System.out.println("D:\\C_project\\hangul.txt을 저장했습니다.");
	}

}

FileInputStream을 이용한 바이너리 파일 읽기

파일 입력 스트림 생성
FileInputStream fin = new FileInputStream("c:\\Temp\\test.out");
파일 읽기
byte b[] = new byte [6];  //비어있는 배열
int n=0, c;
while( (c=fin.read()) != -1 ){  //파일 끝(EOF)까지 한 바이트씩 읽기
  b[n] = (byte)c;  //읽은 바이트를 배열에 저장
  n++;
}
for(int i=0; i<b.length; i++){
  fout.write(b[i]);
}

//이 코드의 끝에 있는 다섯 줄은 한줄로 한번에 배열로 읽어들일 수 있다
fin.read(b);  //파일에서 배열 b[]의 크기만큼 바이트 읽기
스트림 닫기
fin.close();

8-6) FileInputStream로 바이너리 파일 읽기

import java.io.*;

public class FileInputStreamEx {

	public static void main(String[] args) {
		byte b[] = new byte[6];
		try {
			FileInputStream fin = new FileInputStream("D:\\C_project\\test.out");
			int n=0, c;
			while((c = fin.read()) != -1 ) {
				b[n] = (byte)c;
				n++;
			}
			System.out.println("D:\\C_project\\hangul.txt에서 읽은 배열을 출력합니다.");
			for(int i=0; i<b.length; i++) {
				System.out.println(b[i] + " ");
			}
			System.out.println();
			
			fin.close();
		}catch(IOException e) {
			System.out.println("D:\\C_project\\hangul.txt에서 읽지 못했습니다. 경로명 체크");
		}
	}

}

버퍼입출력과 파일 입출력

버퍼스트림 역시 데이터의 타입에 따라 바이트 버퍼 스트림과 문자 버퍼 스트림으로 구분된다.

버퍼 출력 스트림 생성
BufferedOutputStream bout = new BufferedOutputStream(System.out, 20);
스트림 출력
FileReader fin = new FileReader("c:\\test.txt");
int c;
while( (c=fin.read()) != -1 ){  //파일 끝을 만날 때까지 문자들을 하나씩 읽는다
  bout.write((char)c);  //읽은 문자를 버퍼 출력 스트림에 쓴다. 출력 스트림과 연결된 화면에 출력된다
}

버퍼에 남아 있는 데이터 출력★★★

버퍼는 꽉 찼을 때 출력된다. 버퍼가 다 차지 않는 상태에서 버퍼에 있는 데이터를 강제로 출력장치로 보내려면 flush() 메소드를 호출하면 된다.

bout.flush();  //데이터가 다 차지 않더라도 남아있는 데이터 모두 출력!!!
스트림 닫기
bout.close();
fin.close();

예제 8-7) 버퍼 스트림을 이용한 출력

import java.io.*;
import java.util.Scanner;

public class BufferedIOEx {

	public static void main(String[] args) {
		FileReader fin = null;
		int c;
		try {
			fin = new FileReader("D:\\C_project\\test2.txt");
			BufferedOutputStream out = new BufferedOutputStream(System.out, 5);
			while((c = fin.read()) != -1) {  //파일 데이터를 모두 스크린에 출력
				out.write(c);
			}
      //파일 데이터가 모두 출력된 상태
			new Scanner(System.in).nextLine(); //enter키 입력. 정상적으로 출력되는지 확인
			out.flush();  //버퍼에 남아있던 문자 모두 출력
			fin.close();
			out.close();
		}catch(IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

File 클래스

파일이나 디렉터리에 대해 경로명, 크기, 타입, 수정날짜 등의 속성 정보를 제공하고, 파일삭제, 디렉터리 생성, 파일 이름 변경, 디렉터리 내의 파일 리스트 제공 등 다양한 파일 관리 작업을 지원한다. File클래스에는 파일 입출력 기능은 없다.

  • length() : 파일이나 디렉터리 크기 리턴
  • getName() : 파일명만
  • getPath() : 완전 경로명
  • getParent() : 부모 디렉터리를 문자열로 리턴
  • isFile() : 파일인경우 true 리턴
  • isDirectory() : 디렉터리인 경우 true 리턴
  • listFiles() : 모든 파일과 서브디렉터리의 리스트를 얻을 수 있다.

예제 8-8) file 클래스를 활용한 파일관리

import java.io.File;

public class fileEx {
	public static void listDirectory(File dir) {  //디렉토리에 포함된 파일과 서브 디렉토리의 이름, 크기, 수정 시간을 출력하는 메소드
		System.out.println("------" + dir.getPath() + "의 서브 리스트입니다.-------");
		
		File[] subFiles = dir.listFiles();  //디렉토리에 포함된 파일과 디렉토리 이름의 리스트 얻기
		
		for(int i=0; i<subFiles.length; i++) {  //subFiles 배열의 각 File에 대해 루프
			File f = subFiles[i];
			long t = f.lastModified();  //마지막으로 수정된 시간
			System.out.print(f.getName());
			System.out.print("\t파일크기 : " + f.length());  //파일크기
			System.out.printf("\t수정한 시간 : %tb %td %ta %tT\n", t, t, t, t);  //포맷 출력
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		File f1 = new File("C:\\Windows\\system.ini");
		System.out.println(f1.getPath() + ", " + f1.getParent() + ", " + f1.getName());
		
		String res = "";
		if(f1.isFile()) {  //파일타입이면
			res = "파일";
		}else if(f1.isDirectory()) {  //디렉토리 타입이면
			res = "디렉토리";
		}
		System.out.println(f1.getPath() + "은 " + res + "입니다.");
		
		File f2 = new File("C:\\Temp\\java_sample");  //새로 만들고자 하는 디렉토리
		if( !(f2.exists()) ) {  //f2 디렉터리가 존재하는지 검사
			f2.mkdir();  //존재하지 않으면 디렉토리 생성. mkdir은 폴더 만드는 명령
		}
		
		listDirectory(new File("C:\\Temp"));  //파일 리스트 출력
		f2.renameTo(new File("C:\\Temp\\javasample"));  //java_sample->javasample로 파일 이름 변경/ renameTo는 파일 폴더 이름 바꾸기
		listDirectory(new File("C:\\Temp"));  //javasample로 변경한 후 리스트 출력
	}

}

텍스트 파일 복사

텍스트파일은 문자 스트림이나 바이트 스트림 중 어떤 것을 사용해도 무관하다.
FileReader를 이용하여 텍스트 파일을 읽고, FileWriter로 텍스트 파일에 복사한다. 파일 경로명은 File 객체를 이용한다

바이너리 파일 복사

바이너리파일은 바이트스트림으로 읽고 써야 정확하게 복사가 이루어진다. 이미지, 동영상, 실행파일(exe)뿐만 아니라 텍스트 파일도 복사 가능하다.

블록 단위로 파일 고속 복사(묶은 단위로 복사할 때 복사가 더 빠르다. 그래서 고속복사)

버퍼 사용한다. 일정 사이즈 잡고 파일 복사한다. 많이 쓴다~~

예제 8-11) 블록 단위로 바이너리 파일 고속 복사

import java.io.*;

public class BlockBinaryCopyEx {

	public static void main(String[] args) {
		File src = new File("C:\\Windows\\Web\\Wallpaper\\Theme1\\img2.jpg");
		
		File dest = new File("C:\\Temp\\desert.jpg");  //복사파일
		try {
			FileInputStream fi = new FileInputStream(src);  //파일 입력 바이트 스트림
			FileOutputStream fo = new FileOutputStream(dest);  //파일 출력 바이트 스트림
			byte[] buf = new byte[1024*10];  //여기부터 fi.close() 위까지 많이 씀!!!!!! 일정 사이즈 잡고 파일 
			while(true) {
				int n = fi.read(buf);  //버퍼 크기만큼 읽기. n은 실제 읽은 바이트
				fo.write(buf, 0, n);  //buf[0]부터 n 바이트 쓰기
				if(n < buf.length) {  // 같다면 while 계속 돈다
					break;  //버퍼 크기보다 작게 읽었기 때문에 파일 끝에 도달. 복사 종료
				}
			}
			fi.close();
			fo.close();
			System.out.println(src.getPath() + "를 " + dest.getPath() + "로 복사했습니다.");
		}catch(IOException e){
			System.out.println("파일 복사 오류");
		}
	}

}

최종 정리

바이트스트림 은 ~stream, 바이너리. 이진화데이터, 읽기는 ~InputStream, 저장은 ~OutputStream
문자스트림 은 ~reader, 문자만, 읽기는 ~reader, 쓰기는 ~writer

 JAVA

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