I/O

I/O란?

Input, Output의 약자로 입출력이라고도 한다. 키보드를 통해 입력을 받거나 System.out.println()과같이 화면에 출력하는 것들이 대표적인 예

Stream

자바에서 모든 입출력은 스트림을 통해 이루어 지는데 여기서의 스트림은 자바8의 스트림과는 다른 개념이다.
스트림은 단방향 통신만 가능하며 하나의 스트림으로 입력과 출력을 동시해 수행할 수 없다.
스트림은 먼저 보낸 데이터를 먼저 받게 되는 FIFO(First In First Out) 구조로 되어있다.

NIO?

JDK1.4부터 지원하게 된 NIO는 New Input Output의 약자로 채널과 버퍼를 사용하는 새로운 입출력을 지원하게 되었다.

Buffer

읽고 쓰기가 가능한 메모리 영역으로 데이터를 다른 곳으로 전송하는 동안 일시적으로 보관하기 위해 사용한다. 채널과 상호작용하여 채널이 읽고 쓸 때 항상 버퍼를 통해서 읽고 쓴다.

Channel

IO에서 스트림으로 데이터를 읽고 쓴다면 NIO에서는 채널을 통해 데이터를 읽고 쓴다. 이 둘의 차이점은 스트림과 달리 읽고 쓰는 것이 모두 가능하며 비동기적으로 사용할 수 있다.

IO와 NIO 비교

기존 IO와 NIO의 차이점을 비교해보자

스트림 기반 vs 채널 기반

NIO는 채널 기반으로 스트림과 다르게 양방향으로 입출력이 가능하며 이로 인해 입력과 출력을 위한 별도의 채널을 만들 필요가 없다.

넌버퍼 vs 버퍼

IO에서도 BufferedInputStream, BufferedOutputStream으로 버퍼를 사용할 수 있지만, NIO는 기본적으로 버퍼를 사용한다.

블로킹 vs 논블로킹

IO는 스트림을 닫기 전까지 스레드가 블로킹(대기)되지만, NIO는 블로킹과 논블로킹의 특성을 모두 가지고 있어 쓰레드를 인터럽트하여 빠져나갈 수 있다.

InputStream과 OutputStream

위에서 스트림은 단방향으로만 통신할 수 있다고 했는데 이로 인해 스트림은 입력스트림과 출력스트림으로 나뉜다..
자바에서는 java.io 패키지를 통해 InputStream과 OutputStream 추상 클래스를 제공하고 있고 읽고 쓰기 위한 read(), write()를 포함하고 있으며 용도에 맞게 구현을 해서 사용할 수 있다.

Byte와 Character 스트림

바이트 기반 스트림

자바에서 스트림은 기본적으로 바이트단위로 데이터를 전송하고 있으며 입출력 대상에 따라 다양한 스트림을 제공하고 있다.

출처: TCPSCHOOL

java.io의 InputStream과 OutputStream을 상속받고 있음을 확인할 수 있었다.
그런데 위의 사진처럼 TCPSCHOOL과 참고하고 있는 책에서도 AudioOutputStream이 있다고 되어있는데 패키지내에서 찾을 수 없었다.

FileOutputStream 사용예제

import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class FileOutputStreamSample {
    public static void main(String[] args) {
        File file = new File("/Users/yangseung-in/Desktop/test.txt");

        try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file)) {
            int data;
            while ((data = System.in.read()) != 49) { //1입력시 종료
                fos.write(data);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

실행 결과

문자 기반 스트림

자바에서 스트림이 기본적으로 바이트 단위를 전송하고 있는데 char의 경우 2바이트여서 1바이트씩 전송되는 바이트 기반 스트림으로는 처리가 힘든 경우가 있다.
따라서 바이트뿐 아니라 문자 기반의 스트림을 별도로 제공하고 있다.

출처: TCPSCHOOL

사용 예제

import java.io.*;
public class FileReaderWriter {
   public static void main(String[] args) {
       File readFile = new File("/Users/yangseung-in/Desktop/test.txt");
       File writeFile = new File("/Users/yangseung-in/Desktop/writeFile.txt");
       try (FileReader fr = new FileReader(readFile);
            FileWriter fw = new FileWriter(writeFile);
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in)) {

           int read;
           //읽은 파일을 새로운 파일에 쓰기
           while ((read = fr.read()) != -1) {
               fw.write(read);
           }
//            입력받은 내용 파일에 쓰기
           while ((read = isr.read()) != 49) { //1입력시 종료
               fw.write(read);
           }
           fw.flush();

       } catch (IOException e) {
           e.printStackTrace();
       }
   }
}

실행 결과

표준 스트림 (System.in, System.out, System.err)

System은 자바에서 미리 정의한 표준 입출력 클래스로 콘솔에서 데이터 입, 출력을 위해 사용할 수 있다.
static final로 되어있어 System 인스턴스를 생성하지 않고 사용할 수 있다.

• System.in: 콘솔에서 데이터를 입력할 때 사용
• System.out: 콘솔에 데이터를 출력할 때 사용
• System.error: 콘솔에 에러를 출력할 때 사용

사용 예제

import java.io.IOException;

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

        while (true) {
            int read = System.in.read();
            if (!(read > 0)) break;
            System.out.write(read);
        }
    }
}

실행결과

파일 읽고 쓰기

FileReader와 BufferedREader, FileWriter와 BufferedWriter로 간단한 예제를 작성해보았다.

import java.io.*;

public class FileReaderWriter {
    public static void main(String[] args) {
        File readFile = new File("/Users/yangseung-in/Desktop/readFile.txt");
        File writeFile = new File("/Users/yangseung-in/Desktop/writeFile.txt");
        try (FileReader fr = new FileReader(readFile);
             BufferedReader reader = new BufferedReader(fr);
             FileWriter fw = new FileWriter(writeFile);
             BufferedWriter writer = new BufferedWriter(fw)) {

            String read = null;
            //읽은 파일을 새로운 파일에 쓰기
            while ((read = reader.readLine()) != null) {
                System.out.println(read);
                writer.write(read);
                writer.newLine();
            }
            //writeFile에 새로운 스트링 추가
            String newString = "Yang";
            writer.write(newString);

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

실행결과

참고 문서

Java의 정석 - 남궁 성
http://www.tcpschool.com/java/intro