[Java] 자바 표준 입출력
자바에서의 입출력은 크게 콘솔에서의 입출력 표준 입출력 과 파일에서의 입출력으로 나뉜다.
일반적으로 데이터의 입출력이라 여겨지는 것이 콘솔에서의 입출력으로, 표준 입력/표준 출력 스트림을 사용한다. 파일 입출력은 파일에 데이터를 쓰거나 파일에서 데이터를 읽어오는 것을 말한다.
자바에서 스트림(Stream)이라는 개념에 의해 이루어지는 콘솔 입출력에 대해 알아보자.
Stream
- 한 마디로
데이터의 흐름이라고 할 수 있다.- 데이터 입출력 시 모든 데이터를 형태와는 관계 없이 일련된 흐름으로 전송하는 것이 스트림 입출력 모델의 기본 개념이다.
데이터를 연속적으로 읽거나 쓰는 데 사용되는 추상화된 개념이다.
TCP 프로토콜의 네트워크에 가상 경로를 설정하고 그 경로에 데이터를 바이트로 흘려보내는
스트림방식에서 유래되었다.스트림에서 가장 중요한 것은 데이터가 있는 소스와 데이터가 전달되어지는 목적지이다.
- 프로그래밍에서는 다음과 같은 것들을 스트림이라고 할 수 있다.
- 파일 데이터: 파일은 그 시작과 끝이 있는 데이터의 스트림이다.
- HTTP 송수신 데이터: 브라우저가 요청하고 서버가 응답하는 HTTP 형태의 데이터도 스트림이다.
- 키보드 입력: 사용자가 키보드로 입력하는 문자, 숫자, 특수문자 등은 스트림이다.
특징
- FIFO First In First Out. 먼저 들어온 것이 먼저 나간다.
- 스트림의 데이터는 순차적으로 흘러간다.
- 스트림은 단방향이다.
- 입력과 출력이 동시에 되지 않는다.
- 입출력을 동시에 하려면 각각의 스트림을 하나씩 열어서 사용해야 한다.
- 스트림은 지연될 수 있다.
- 스트림에 들어간 데이터가 처리되기 전까지는 스트림에 사용하는 스레드가 지연(blocking) 상태가 된다.
Java의 스트림
바이트 스트림
- 8비트 바이트 단위로 데이터를 처리한다.
음악, 이미지, 영상 등 바이트로 구성된 파일을 처리하기에 적합하다.
- InputStream
- OutputStream
문자 스트림
- 16비트 유니코드 문자 단위로 데이터를 처리한다.
텍스트 데이터를 읽고 쓸 때 주로 사용한다.
- Reader
- Writer
스트림을 통한 콘솔 입출력
사용자에게 문자열을 출력하여 보여주는 것을 콘솔 출력, 출력된 질문에 사용자가 답변을 입력하는 것을 콘솔 입력이라고 한다. 인텔리제이의 콘솔 창, 윈도우 cmd 창 등 사용자의 입력을 받거나 문자열을 출력해주는 역할을 한다면 전부 콘솔이라고 할 수 있다.
콘솔 입력
- InputStream
- InputStreamReader
- BufferedReader
- Scanner
InputStream
자바에서는 InputStream의 객체인 System.in을 사용하여 사용자가 입력한 문자열을 얻을 수 있다.
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
public class InputStreamSample {
public static void main(String[] args) throws IOException {
InputStream in = System.in;
// 1 byte 입력
int n;
n = in.read();
// 3 byte 입력
byte[] s = new byte[3];
// read 메서드의 입력값으로 배열을 전달하면 콘솔 입력이 해당 배열에 저장
in.read(s);
// n 출력
System.out.println(n);
// s 출력
System.out.println(s[0]);
System.out.println(s[1]);
System.out.println(s[2]);
}
}
InputStream은 자바의 내장 클래스이다.java.lang패키지에 속해 있지 않은 자바 내장 클래스import java.io.InputStream;를 임포트해서 사용해야 한다.- cf.
import java.io.IOException;은 입력 작업 중 발생할 수 있는 예외를 처리하기 위해 임포트해준다.
InputStream의read()는 1byte 크기의 입력을 받는다.- 그러나 이 데이터는
byte자료형으로 저장되지 않고int로 저장된다. - 0-255 사이의 아스키코드값으로 저장된다.
- 1바이트 이상의 데이터를 전달할 시 1바이트만 읽을 수 있다.
- 그러나 이 데이터는
InputStreamReader
InputStream을 이용한 입력은 int 타입의 아스키코드값으로 저장이 되어 값을 그대로 사용하기에 불편하다는 문제점이 있다. 이렇게 byte 대신 문자로 입력 스트림을 읽기 위해 InputStreamReader를 사용한다.
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
// InputStreamreader를 사용하기 위한 import
import java.io.InputStreamReader;
public class InputStreamReaderSample {
public static void main(String[] args) throws IOException {
InputStream in = System.in;
// 생성자 입력으로 InputStream 객체 in을 사용
InputStreamReader reader = new InputStreamReader(in);
char[] c = new char[3];
reader.read(c);
// 출력
System.out.println(c);
}
}
InputStreamReader는 객체 생성시 생성자의 입력으로InputSteam객체가 필요하다.InputStreamReader의read()가 입력을 받는다.- 내부의 바이트스트림
InputStream에서 바이트를 읽고 문자열로 변환해준다. 따라서 이전 코드에서는 읽을 값을
byte배열에 담았는데,InputStreamReader를 사용하면char배열을 사용할 수 있게 된다.- 프로그램을 실행하고 입력을 완료하면 입력된 문자열이 한꺼번에 출력된다.
BufferedReader
InputStreamReader를 이용한 방식은 고정된 길이로만 스트림을 읽어올 수 있다. 따라서 이 문제점을 해결하기 위해 BufferedReader를 사용할 수 있다.
import java.io.IOException;
// BufferedReader를 사용하기 위한 import
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
public class BufferedReaderSample {
public static void main(String[] args) throws IOException {
InputStream in = System.in;
InputStreamReader reader = new InputStreamReader(in);
// InputStreamReader의 객체 reader를 사용
BufferedReader br = new BufferedReader(reader);
// 입력
String s = br.readLine();
// 출력
System.out.println(s);
}
}
BufferedReader는 객체 생성시 생성자의 입력으로InputStreamReader의 객체가 필요하다.내부적으로 버퍼를 사용하여 입력을 효율적으로 처리한다. 따라서 사용자가 입력한 문자열 전부를 읽을 수 있게 된다.
- 버퍼를 사용하지 않으면 사용자가 키보드를 누름과 동시에 데이터가 전달된다. 즉 입력한 문자가 입력할 때마다 하나하나 전송된다고 이해할 수 있다. 그러나 버퍼를 사용하면 버퍼가 다 차거나 개행문자가 나타날 때 모아둔 데이터를 한번에 전송한다. 따라서 버퍼를 사용하면 효율적으로 데이터를 전송할 수 있어 입력 출력도 마찬가지 속도가 빠르다.
BufferedReader의readLine()을 사용하면 곧바로String타입의 변수에 읽어온 데이터를 저장할 수 있다.
Scanner
J2SE Java 2 Standard Edition 5.0부터 java.util.Scanner 클래스가 추가되어 조금 더 쉽게 콘솔 입력을 할 수 있게 되었다.
// 클래스 import
import java.util.Scanner;
public class ScannerSample {
public static void main(String[] args) {
// 입력
Scanner sc = new Scanner(System.in);
// 출력
System.out.println(sc.next());
}
}
java.utill.Scanner클래스 임포트가 필요하다.Scanner클래스는 생성자 입력으로InputStream의System.in객체가 필요하다.- 입력 소스가 콘솔 입력
InputStream이고,Scanner는 입력 데이터를 손쉽게 파싱하기 위한 메서드를 제공하는 것이다.
- 입력 소스가 콘솔 입력
Scanner객체의next()는 한 개의 토큰을 읽어들인다.cf. 토큰? 정보의 최소 단위. 공백으로 구분되는 단어, 숫자, 기호 등의 문자열.
Scanner의 메서드next(): String을 읽음. 한 개의 토큰을 읽음, 즉 띄어쓰기 뒷부분은 읽지 않음.nextline(): String을 읽음. Enter 입력 전 띄어쓰기를 포함한 한 줄을 읽음.nextInt(): int를 읽음.nextLong(): long을 읽음.nextBoolean(): boolean을 읽음.
콘솔 출력
- System.out PrintStream 클래스의 객체
System.out.println
앞서 등장했던 System.out.println메서드를 사용하여 콘솔에 문자열을 출력하거나 디버깅을 하는 용도로 사용할 수 있다.
public class PrintSample {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("안니옹하세요.");
System.out.print("자바의 콘솔");
System.out.print(" 출력입니다. ");
System.out.printf("%d월 화이팅 ~", 7);
// 안니옹하세요.
// 자바의 콘솔 출력입니다. 7월 화이팅 ~
}
}
System.out은PrintStream클래스의 객체다.- cf.
OutputStream을 상속받는PrintStream은 데이터를 출력할 수 있게 해주는 자바의 출력 스트림 클래스이다. PrintStream클래스를 직접 사용하지 않으므로 따로 클래스를 임포트할 필요가 없다.
- cf.
- 콘솔에 문자열을 출력할 때
System.out을 사용한다. 오류 메시지를 출력할 때에는
System.err를 사용한다.print: 줄바꿈 없이 데이터를 출력함.println: 데이터를 출력한 뒤 줄바꿈을 함.printf: 변환명세를 사용하여 형식화된 데이터를 출력함. 줄바꿈 없음.
📁 참고 자료
