[Java] Lecture - Day 17

🖥 Basic Java - Day 17

👉🏻 [Chapter 13] 입출력 스트림과 파일 입출력

스트림(stream)

• 사전적 의미: 흐르는 시냇물
• 컴퓨터 공학적 의미: 연속적인 데이터의 흐름 또는 데이터를 전송하는 소프트웨어 모듈

자바의 입출력 스트림

• 입출력 장치와 자바 응용 프로그램을 연결하는 소프트웨어 모듈
  • 입력 스트림
  • 출력 스트림
• 특징
  • 입출력 스트림 기본 단위: 바이트나 문자
  • 단방향 스트림, 선입선출 구조
• 문자 스트림
  • 문자만 입출력하는 스트림(자바의 1문자는 2bytes)
  • 문자가 아닌 바이너리 데이터는 처리하지 못함
  • 문자가 아닌 데이터를 문자 스트림으로 출력하면 깨진 기호가 출력
  • 바이너리 파일을 문자 스트림으로 읽으면 읽을 수 없는 바이트가 생겨서 오류 발생
• 바이트 스트림
  • 입출력 데이터를 단순 바이트의 흐름으로 처리
  • 문자 데이터 및 바이너리 데이터 상관없이 처리 가능

스트림 연결

InputStreamReader rd = new InputStreamReader(System.in);

while(true) {
    int c = rd.read();  // 입력 스트림으로부터 키 입력. c는 입력된 키 문자 값
    if(c==-1) break;    // 입력 스트림의 끝을 만나는 경우 입력 종료
}

• 여러 개의 스트림을 연결하여 사용 가능

문자 스트림으로 텍스트 파일 읽기

// 파일 입력 스트림 생성(파일 열기)
FileReader fr = new FileReader("PATH");
// 파일 읽기
int c;
while((c=fr.read())!=-1) {  // 문자를 c에 읽음. 파일 끝까지 반복
    System.out.print((char)c);  // 문자 c 출력
}
// 스트림 닫기
fr.close()

• 텍스트 파일을 읽기 위해 문자 스트림 FileReader 클래스 이용
  • 스트림 생성 후 파일 열어 스트림과 연결
  • read()로 문자 하나씩 파일에서 읽음
  • 스트림이 더 이상 필요가 없을 시 close()로 닫기
    • 닫힌 스트림에서는 읽을 수 없음

파일 입출력과 예외 처리

• 파일 입출력 동안 예외 발생 가능
  • 스트림 생성 동안: FileNotFoundException 발생 가능
    • 파일 경로명이 틀리거나, 디스크의 고장 등으로 파일을 열 수 없음
    • FileNotFoundException은 IOException을 상속받음
  • 파일 읽기, 쓰기, 닫기를 하는 동안: IOException 발생 가능
    • 디스크 오동작, 파일 중간에 깨진 경우, 디스크 공간이 모자라서 파일 입출력 불가
• try-catch 블록 반드시 필요
  • 자바 컴파일러의 강제 사항

FileReader의 생성자와 주요 메소드

FileReader(File file)   // file에 지정된 파일로부터 읽는 FileReader 생성
FileReader(String name) // name 이름의 파일로부터 읽는 FileReader 생성

• 생성자

int read()  // 한 개의 문자를 읽어 정수형으로 리턴
int read(char[] cbuf)   // 최대 cbuf 배열 크기만큼 문자들을 읽어 cbuf 배열에 저장. 만일 읽는 도중 EOF를 만나면 실제 읽은 문자 개수 리턴
int read(char[] cbuf, int off, int len) // 최대 len 크기만큼 읽어 cbuf 배열의 off부터 저장. 읽는 도중 EOF를 만나면 실제 읽은 문자 개수 리턴
String getEncoding()    // 스트림이 사용하는 문자 집합의 이름 리턴
void close()    // 입력 스트림을 닫고 관련된 시스템 자원 해제

• 주요 메소드

import java.io.*;

public class FileExam01 {
    static final String PATH = "C:/windows/system.ini";
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileReader fr = new FileReader(PATH);
            int c;
            while((c=fr.read())!=-1) {
                System.out.print((char)c);
            }
            fr.close();
        } catch(IOException e) {
            System.out.println(e);
        }
    }
}

• FileReader 예제

문자 스트림으로 텍스트 파일 쓰기

// 파일 출력 스트림 생성(파일 열기)
FileWriter fw = new FileWriter("PATH");
// 파일 쓰기
fw.write('A');  // 문자 'A'를 파일에 기록
char[] buf = new char[1024];
fw.write(buf, 0, buf.length);   // buf[0]부터 버퍼 크기만큼 쓰기
// 스트림 닫기
fw.close()

• 텍스트 파일에 쓰기 위해 문자 스트림 FileWriter 클래스 이용
  • 스트림 생성 후 파일을 열어 스트림과 연결
  • write()로 문자 하나씩 파일에 기록
    • 블록 단위로 쓰기 가능
  • 스트림이 더 이상 필요가 없을 시 close()로 닫기
    • 닫힌 스트림에서는 기록할 수 없음

FileWrite의 생성자와 주요 메소드

FileWriter(File file)   // file에 데이터를 저장할 FileWriter 생성
FileWriter(String name) // name 파일에 데이터를 저장할 FileWriter 생성
FileWriter(File file, boolean append)   // FileWriter를 생성하며, append가 true이면 파일의 마지막부터 데이터 저장
FileWriter(String name, boolean append) // FileWriter를 생성하며, append가 true이면 파일의 마지막부터 데이터 저장

• 생성자

void write(int c)   // c를 char로 변환하여 한 개의 문자 출력
void write(String str, int off, int len)    // 인덱스 off부터 len개의 문자를 str 문자열에서 출력
void write(char[] cbuf, int off, int len)   // 인덱스 off부터 len개의 문자를 배열 cbuf에서 출력
void flush()    // 스트림에 남아 있는 데이터 모두 출력
String getEncoding()    // 스트림이 사용하는 문자 집합의 이름 리턴
void close()    // 출력 스트림을 닫고 관련된 시스템 자원 해제

• 주요 메소드

import java.io.*;

public class FileExam02 {
    static final String PATH = "temp/text.txt";
    public static void main(String[] args) {
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
        int c;
        try {
            FileWriter fw = new FileWriter(PATH);
            while((c=isr.read())!=-1) {
                fw.write(c);    // 키보드로부터 받은 문자를 파일에 저장
            }
            isr.close();
            fw.close();
        } catch(IOException e) {
            System.out.println(e);
        }
    }
}

• 텍스트 파일 쓰기 예제

바이트 스트림으로 바이너리 파일 쓰기

// 파일 출력 스트림 생성(파일 열기)
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("PATH");
// 파일 쓰기
byte[] b = {7, 51, 3, 4, -1, 24};
for(int i=0;i<b.length;i++) fos.write(b[i]);  // 배열 b를 바이너리 그대로 기록
// 스트림 닫기
fos.close()

• 프로그램 내의 변수, 배열, 버퍼에 든 바이너리 값을 파일에 그대로 기록하기 위해 FileWriter 클래스 이용
  • 스트림 생성 후 파일을 열어 스트림과 연결
  • write() 사용하여 문자 하나씩 파일에 기록
  • 스트림이 더 이상 필요가 없을 시 close()로 닫기

FileOutputStream의 생성자와 주요 메소드

FileOutputStream(File file) // file이 지정하는 파일에 출력하는 FileOutputStream 생성
FileOutputStream(String name) // name이 지정하는 파일에 출력하는 FileOutputStream 생성
FileOutputStream(File file, boolean append) // FileOutputStream을 생성하여 append가 true이면 file이 지정하는 파일의 마지막부터 데이터 저장
FileOutputStream(String name, boolean append) // FileOutputStream을 생성하여 appen가 true이면 name 이름의 파일의 마지막부터 데이터 저장

• 생성자

void write(int b) // int 형으로 넘겨진 한 바이트를 출력 스트림으로 출력
void write(byte[] b)  // 배열 b의 바이트를 모두 출력 스트림으로 출력
void write(byte[] b, int off, int len)  // len 크기만큼 off부터 배열 b를 출력 스트림으로 출력
void flush()  // 출력 스트림에서 남아 있는 데이터 모두 출력
void close()  // 출력 스트림을 닫고 관련된 시스템 자원 해제

• 주요 메소드

import java.io.*;

public class FileExam02 {
    static final String PATH = "temp/test.out";
    public static void main(String[] args) {
        byte[] b = {7, 51, 3, 4, -1, 24};
        try {
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(PATH);
            fos.write(b);
            fos.close();
        } catch(IOException e) {
            System.out.println(e);
        }
    }
}

• 바이너리 파일 쓰기 예제

바이트 스트림으로 바이너리 파일 읽기

// 파일 입력 스트림 생성(파일 열기)
FileInputStream fis = new FileInputStream("PATH");
// 파일 읽기
int n=0, c;
while((c=fis.read())!=-1) {
    b[n] = (byte)c;    // 읽은 바이트 배열에 저장
    n++;
}
// fin.read(b); -> 배열 b의 바이트 크기만큼 바이너리 그대로 읽기
// 스트림 닫기
fin.close();

• 바이너리 파일에서 읽기 위해 FileInputStream 클래스 이용
  • 스트림 생성 후 파일을 열어 스트림과 연결
  • read()로 문자 하나씩 파일에서 읽기
  • 블록 단위로 읽기 가능
  • 스트림이 더 이상 필요가 없을 시 close()로 닫기

FileInputStream의 생성자와 주요 메소드

FileInputStream(File file) // file이 지정하는 파일에 출력하는 FileInputStream 생성
FileInputStream(String name) // name이 지정하는 파일에 출력하는 FileInputStream 생성

• 생성자

int read()    // 입력 스트림에서 한 바이트를 읽어 int형으로 리턴
int read(byte[] b)    // 최대 배열 b의 크기만큼 바이트를 읽음. 읽는 도중 EOF를 만나면 실제 읽은 바이트 수 리턴
int read(byte[] b, int off, int len)    // 최대 len 개의 바이트를 읽어 b 배열의 off 위치에 저장. 읽는 도중 EOF를 만나면 실제 읽은 바이트 수 리턴
int available()    // 입력 스트림에서 현재 읽을 수 있는 바이트 수 리턴
void close()    // 입력 스트림을 닫고 관련된 시스템 자원 해제

• 주요 메소드

import java.io.*;

public class FileExam02 {
    static final String PATH = "temp/test.out";
    public static void main(String[] args) {
        byte[] b = new byte[6];
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream(PATH);
            int n=0, c;
            while((c=fis.read())!=-1) {
                b[n] = (byte)c;
                n++;
            }
            for(byte t:b)
                System.out.print(t+" ");
            System.out.println();
        } catch(IOException e) {
            System.out.println(e);
        }
    }
}

• 바이너리 파일 읽기 예제

File 클래스

• 파일의 경로명 및 속성을 다루는 클래스
  • java.io.File
  • 파일과 디렉터리 의 추상적 표현
• 파일 이름 변경, 삭제, 디렉터리 생성, 크기 등 파일 관리
• File 객체에는 파일 읽기/쓰기 기능 없음
  • 파일 입출력은 파일 입출력 스트림 이용
• File f = new File("file PATH");
  • 생성자에 파일 경로명을 직접 할당하여 생성
• File f = new File("directory PATH", "file PATH");
  • 디렉터리와 파일명 나누어 할당하여 생성

File(File parent, String child)    // parent 디렉터리에 child 이름의 디렉터리나 파일을 나타내는 File 객체 생성
File(String pathname)    // pathname의 완전 경로명이 나타내는 File 객체 생성
File(String parent, String child)    // parent 디렉터리에 child 이름의 디렉터리나 파일을 나타내는 File 객체 생성
File(URI uri)    // file:URI를 추상 경로명으로 변환하여 File 객체 생성

• 생성자

boolean mkdir()    // 새로운 디렉터리 생성
String[] list()    // 디렉터리 내의 파일과 서브 디렉터리 리스트를 문자열 배열로 리턴
File[] listFiles()    // 디렉터리 내의 파일과 서브 디렉터리 리스트를 File[] 배열로 리턴
boolean renameTo(File dest)    // dest가 지정하는 경로명으로 파일 이름 변경
boolean delete()    // 파일 또는 디렉터리 삭제
long length()    // 파일의 크기 리턴
String getPath()    // 경로명 전체를 문자열로 변환하여 리턴
String getParent()    // 파일이나 디렉터리의 부모 디렉터리 이름 리턴
String getName() // 파일 또는 디렉터리 이름을 문자열로 리턴
boolean isFile()    // 일반 파일이면 true 리턴
boolean isDirectory() // 디렉터리이면 true 리턴
long lastModified()    // 파일이 마지막으로 변경된 시간 리턴
boolean exists()    // 파일 또는 디렉터리가 존재하면 true 리턴

• 주요 메소드

File 클래스 활용

File f = new File("c:/windows/system.ini");

// 파일 경로명
String filename = f.getName();    // "system.ini"
String path = f.getPath();    // "c:\\windows\\system.ini"
String parent = f.getParent();    // "c:\\windows"

// 파일 크기
long size = f.length();

// 파일 타입
if(f.isFile())
    System.out.println(f.getPath() + "는 파일입니다.");        // 파일
else if(f.isDirectory())
    System.out.println(f.getPath() + "는 디렉터리입니다.");    // 디렉터리

// 디렉터리 파일 리스트 얻기
File f = new File("c:/Temp");
for(File t:f.listFiles()) {
    System.out.print(t.getName());    // 서브 파일명
    System.out.println("\t파일 크기: " + t.length());    // 파일 크기
}

import java.io.*;

public class FileExam03 {

    public static void listDirectory(File dir) {
        System.out.println(
                "-----" + dir.getPath()
                + "의 서브 리스트입니다.-----"
        );
        File[] subFiles = dir.listFiles();
        for(File f:subFiles) {
            long t = f.lastModified();  // 마지막으로 수정된 시간
            System.out.print(f.getName());
            System.out.print("\t파일 크기: " + f.length()); // 파일 크기
            System.out.printf("\t수정한 시간: %tb %td %ta %tT\n", t, t, t, t);
        }
    }

    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 = (f1.isFile())?"파일":"디렉토리";
        System.out.println(f1.getPath()+"은 "+res+"입니다.");

        File f2 = new File("c:/Temp/java_sample");
        if(!f2.exists()) f2.mkdir();
        listDirectory(new File("c:/Temp"));
        f2.renameTo(new File("c:/Temp/javasample"));
        listDirectory(new File("c:/Temp"));
    }
}

• File 클래스를 활용한 예제

import java.io.*;

public class FileExam04 {
    public static void main(String[] args) {
        File src = new File("c:/windows/system.ini");   // 원본 파일 경로명
        File dest = new File("c:/Temp/system.txt"); // 복사 파일 경로명
        int c;
        try {
            FileReader fr = new FileReader(src);    // 입력 스트림
            FileWriter fw = new FileWriter(dest);   // 출력 스트림
            while((c=fr.read())!=-1) {
                fw.write((char)c);
            }
            fr.close();
            fw.close();
            System.out.println(
                    src.getPath() + "를 "
                    + dest.getPath() + "로 복사하였습니다."
            );
        } catch(IOException e) {
            System.out.println(e);
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

• 텍스트 파일 복사 예제

import java.io.*;

public class FileExam05 {
    public static void main(String[] args) {
        File src = new File("c:/Temp/img.jpg");
        File dest = new File("c:/Temp/back.jpg");
        int c;
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream(src);
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dest);
            while((c=fis.read())!=-1) { // 한 바이트씩 복사하기에 실행 시간이 많이 소요됨
                fos.write((byte)c);
            }
            fis.close();
            fos.close();
            System.out.println(
                    src.getPath() + "를 "
                            + dest.getPath() + "로 복사하였습니다."
            );
        } catch(IOException e) {
            System.out.println(e);
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

• 바이너리 파일 복사 예제

import java.io.*;

public class FileExam06 {
    public static void main(String[] args) {
        File src = new File("c:/Temp/img.jpg");
        File dest = new File("c:/Temp/back.jpg");
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream(src);
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dest);
            byte[] buf = new byte[1024*10]; // 10kb 버퍼
            while(true) {
                int n = fis.read(buf);  // 버퍼 크기만큼 읽기. n은 실제 읽은 바이트
                fos.write(buf, 0, n);   // buf[0]부터 n 바이트 쓰기
                if(n<buf.length) break; // 버퍼 크기보다 작게 읽었기 때문에 파일 끝에 도달. 복사 종료
            }
            fis.close();
            fos.close();
            System.out.println(
                    src.getPath() + "를 "
                            + dest.getPath() + "로 복사하였습니다."
            );
        } catch(IOException e) {
            System.out.println(e);
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

• 블록 단위 바이너리 파일 복사 예제

System.out.printf()

• 서식이 있는 출력
  • %d: 정수형 출력
  • %s: 문자열 출력
  • %f: 실수형 출력
  • %c: 문자 출력
  • %n: 줄 바꿈
  • %b: boolean 출력
• 날짜 시간 정보 출력
  • %tH: hour 출력
  • %tM: minute 출력
  • %tS: second 출력
  • %tA: 요일
  • %td: 일자
  • %tB: 달(month)
  • %tY: 연도(year)