[JAVA] 입출력 스트림 (InputStream, OutputStream)란?

1. Stream 이란

프로그램은 외부에서 데이터를 읽거나 외부로 데이터를 출력하는 작업이 빈번하게 일어납니다.
이때 데이터는 어떠한 통로를 통해서 데이터가 이동되는데, 이 통로를 Stream 이라고 합니다.

자바에는 이러한 기능을 수행하기 위해 InputStream와 OutputStream이 존재하며 단일 방향으로 연속적으로 흘러갑니다.
InputStream과 OutputStream은 추상 클래스이며 추상 메소드를 오버라이딩해서 다양한 역할을 수행할 수 있습니다. 
(예 : 파일, 네트워크, 메모리 입출력)

자바에서 기본적으로 제공하는 I/O 기능은 java.io 패키지에서 제공됩니다. 
InputStream은 외부에서 데이터를 읽는 역할을 수행하고, OutputStream은 외부로 데이터를 출력하는 역할을 수행합니다.       

 

2. InputStream

바이트 기반 입력 스트림의 최상위 추상클래스입니다. (모든 바이트 기반 입력 스트림은 이 클래스를 상속받습니다.)
파일 데이터를 읽거나 네트워크 소켓을 통해 데이터를 읽거나 키보드에서 입력한 데이터를 읽을 때 사용합니다. 
InputStream은 읽기에 대한 다양한 추상 메소드를 정의해 두었습니다.
그리고 InputStream의 추상메소드를 오버라이딩하여 목적에 따라 데이터를 입력 받을 수 있습니다.

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3. InputStream의 기본 메소드

public abstract int read() throws IOException;

    public void read() throws IOException {
    
        byte[] bytes = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11};
        InputStream is = new ByteArrayInputStream(bytes);
        int data;
        while ((data = is.read()) != -1) {
            System.out.print(data);
        }
        
    }

입력 스트림에서 1 바이트 씩 읽고 읽은 바이트를 반환합니다. 
데이터를 모두 읽었다면 -1을 반환합니다. 

출력
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1234567891011

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    public int read(byte buffer[]) throws IOException {
        return read(buffer, 0, buffer.length);
    }

    public void read() throws IOException {
        byte[] bytes = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11};
        InputStream is = new ByteArrayInputStream(bytes);

        int len = 3;
        int readCnt = 0;
        byte[] buffer = new byte[len];
        while ((readCnt = is.read(buffer)) != -1) {

            for (int index = 0; index < readCnt; index++) {
                System.out.print(buffer[index]);
            }

            System.out.println();
        }
    }

입력 스트림에서 byte buffer[] 만큼 읽고 읽은 데이터 수를 반환합니다.
여러 바이트 씩 읽기 때문에 한 바이트 씩 읽는 것 보다 더 빠릅니다.
  
데이터를 모두 읽었다면 -1을 반환합니다. 

위 소스는 bytes에 있는 데이터를 buffer의 크기(3)만큼 읽어서 buffer에 넣고 콘솔에 출력하고 read(buffer)의 반환값이 -1이 될 때까지 반복합니다. 

read() 메소드와 다른 점은 read() 메소드의 반환 값이 읽은 데이터가 아니라 읽은 데이터 수 라는 점입니다.
읽은 데이터는 매개변수로 넘긴 buffer에 저장됩니다. 

출력
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123
456
789
1011

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public int read(byte buffer[], int off, int len) throws IOException

    public void read() throws IOException {
        byte[] bytes = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11};
        InputStream is = new ByteArrayInputStream(bytes);

        int len = 4;
        int readCnt = 0;
        int offset = 0;
        byte[] buffer = new byte[1024];
        
        while ((readCnt = is.read(buffer, offset, len)) != -1) {
            offset += readCnt;
            for (int index = 0; index < offset; index++) {
                System.out.print(buffer[index]);
            }
            System.out.println();

        }
    }

입력 스트림에서 buffer[off] 부터 len개 만큼 buffer에 저장합니다.
read 메소드는 읽은 데이터의 개수를 반환하고 더 이상 읽을 데이터가 없다면 -1을 반환합니다.
만약 len개를 읽지 못하면 실제로 읽은 데이터 수를 반환합니다.

위 소스는 데이터를 4개씩 읽으며, 다시 읽을 때 배열의 처음 위치가 아닌 offset 위치 즉, buffer[offset] 부터 읽습니다.
offset은 읽은 데이터 수(readCnt) 만큼 증가합니다. 간혹 len만큼 증가하게 하는 경우가 있는데, 읽을 데이터의 수가 꼭 len 값으로 나누어 떨어지지 않기 때문에 offset은 읽은 데이터의 수(readCnt)만큼 증가 해주어야합니다.
보통 네트워크 통신할 때 많이 사용합니다.

출력
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1234
12345678
1234567891011

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public long skip(long n) throws IOException

읽을 데이터 중 n 바이트를 스킵하고 실제로 스킵한 바이크 개수가 반환됩니다.

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int available() throws IOException

읽을 데이터(바이트)가 얼마나 남아있는지 반환됩니다.

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public synchronized void mark(int readlimit) {}

되돌아갈 특정 위치를 마킹하는 메소드 입니다.
readlimit은 현재 위치를 마킹하고 최대 몇개의 byte를 더 읽을 수 있는지를 의미합니다.

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public synchronized void reset() throws IOException {
   throw new IOException("mark/reset not supported");
}

마킹한 지점으로 되돌아가는 메소드입니다.
기본적으로 지원되지 않으며, InputStream 추상클래스를 상속받은 클래스에서 오버라이딩해주어야 사용가능합니다.  

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public boolean markSupported() {
   return false;
}

mark 메소드의 지원 유무를 확인하는 메소드입니다. 기본적으로 지원하지 않으므로 false를 반환합니다.

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3. OutputStream

바이트 기반 출력 스트림의 최상위 추상클래스입니다.
모든 바이트 기반 출력 스트림 클래스는 이 클래스를 상속 받아 기능을 재정의 합니다.

 

4. OutputStream의 기본 메소드 

 public abstract void write(int b) throws IOException;
 
 public void write(byte b[]) throws IOException {
   write(b, 0, b.length);
}

    public void write01() throws IOException {
        byte[] bytes = {9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0};

        File file = new File("D://write_test.txt");
        OutputStream outputStream = new FileOutputStream(file);

        for (byte b : bytes) {
            outputStream.write(b);
        }
        
        //바이트를 한번에 넣을 수 있다.  
        //outputStream.write(bytes);
        
        outputStream.close();
    }

바이트 배열을 write_text.txt 파일에 write하는 예제입니다. OutputStream을 상속받은 FileOutputStream을 생성하고, 
한 바이트 씩 write하거나 여러 바이트씩 write 할 수 있습니다.

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public void write(byte b[], int off, int len) throws IOException 

    public void write() throws IOException {
        byte[] bytes = {9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, 7, 8, 7, 8, 5, 2, 4};
        int len = 3;
        int offset = 0;
        int total = bytes.length;

        File file = new File("D://write_test.txt");
        OutputStream outputStream = new FileOutputStream(file);

        while (total >= (offset + len)) {
            outputStream.write(bytes, offset, len);
            offset += len;
        }

        if (total - offset > 0) {
            outputStream.write(bytes, offset, total - offset);
        }
        
        outputStream.close();
    }

byte 배열 b를 offset부터 len만큼 write합니다.

    public void read() throws IOException {

        File file = new File("D://write_test.txt");
        InputStream inputStream = new FileInputStream(file);
        int b;
        while ((b = inputStream.read()) != -1) {
            System.out.print(b);
        }

    }

write_test.txt로 write한 데이터를 한 바이트씩 꺼내서 출력합니다.

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public void flush() throws IOException {}

버퍼를 지원하는 경우 버퍼에 존재하는 데이터를 목적지까지 보냅니다.

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public void close() throws IOException {
}

OutputStream을 종료합니다.

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참조

https://lannstark.tistory.com/34