[Java-기초] 보조 스트림

▶ 보조 스트림

보조 스트림은 입출력 대상이 되는 파일이나 네트워크에 직접 쓰거나 읽는 기능은 없다. 말 그대로 보조 기능을 추가하는 스트림이다. 이 보조 기능은 여러 스트림에 적용할 수 있다.

보조 스트림은 다른 말로 Wrapper 스트림이라고도 한다. 스스로는 입출력 기능이 없기 때문에 생성자의 매개변수로 다른 스트림을 받게 되면 자신이 감싸고 있는 스트림이 읽거나 쓰는 기능을 수행할 때 보조 기능을 추가한다.

보조 스트림의 생성자에 항상 기반 스트림만 매개변수로 전달되는 것은 아니다. 때로는 또 다른 보조 스트림을 매개변수로 전달받을 수도 있다. 이때 전달되는 또 다른 보조 스트림은 내부적으로 기반 스트림을 포함하고 있다.

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*FilterInputStream과 FilterOutputStream

FilterInputStream과 FilterOutputStream은 보조 스트림의 상위 클래스이다. 모든 보조 스트림은 FilterInputStream이나 FilterOutputStream을 상속받는다. 또한 보조 스트림은 자료 입출력을 직접 할 수 없기 때문에 다른 기반 스트림을 포함한다.

생성자	설명
protected FilterInputStream(InputStream in)	생성자의 매개변수로 InputStream을 받는다.
public FilterOutputStream(OutputStream out)	생성자의 매개변수로 OutputStream을 받는다.

두 클래스 모두 다른 생성자는 제공하지 않는다. 따라서 이들 클래스를 상속받은 보조 클래스도 상위 클래스에 디폴트 생성자가 없으므로 다른 스트림을 매개변수로 받아 상위 클래스를 호출해야 한다. FilterInputStream과 FilterOutputStream을 직접 생성하여 사용하는 경우는 거의 없고 이를 상속한 하위 클래스를 프로그램에서 많이 사용한다.

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*InputStreamReader와 OutputStreamReader

byte 단위로 자료를 읽으면 한글 같은 문자는 깨진다. 그래서 문자는 Reader과 Writer에서 상속받은 스트림을 사용해서 자료를 읽거나 써야 한다. 하지만 바이트 자료만 입력되는 스트림도 있다. 대표적으로 표준 입출력 System.in 스트림이다. 또한 네트워크에서 소켓이나 인터넷이 연결되었을 때 읽거나 쓰는 스트림은 byte 단위인 InputStream과 OutputStream이다. 이렇게 생성된 byte 스트림을 문자로 변환해 주는 보조 스트림이 InputStreamReader와 OutputStreamReader이다.

보조 스트림은 입출력 기능이 없으므로 다른 입출력 스트림을 포함한다.

생성자	설명
InputStreamReader(InputStream in)	InputStream 클래스를 생성자의 매개변수로 받아 Reader를 생성한다.
InputStreamReader(InputStream in, Charset cs)	InputStream과 Charset 클래스를 매개변수로 받아 Reader를 생성한다.
InputStreamReader(InputStream in, CharsetDecoder dec)	InputStream과 CharsetDecoder를 매개변수로 받아 Reader를 생성한다.
InputStreamReader(InputStream in, String charsetName)	InputStream String으로 문자 세트 이름을 받아 Reader를 생성한다.

InputStreamReader 생성자의 매개변수로 byte 스트림과 문자 세트를 매개변수로 지정할 수 있다. 문자 세트란 문자를 표현하는 인코딩 방식이다. byte 자료가 문자로 변환될 때 지정된 문자 세트가 적용된다. 적용할 문자 세트를 명시하지 않으면 시스템이 기본으로 사용하는 문자 세트가 적용된다.

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InputStreamReader의 모든 생성자는 InputStream, 즉 byte 단위로 읽어들이는 스트림을 매개변수로 받는다. 생성자에서 매개변수로 받은 InputStream이 자료를 읽으면 InputStreamReader가 읽은 byte 자료를 문자로 변환해준다.

InputStream인 FileInputStream을 사용하여 InputStreamReader가 해주는 문자 변환 기능을 알아보자.

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InputStreamReaderTest.java

package stream.decorator;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

public class InputStreamReaderTest {
	public static void main(String[] args) {
		try (InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("reader.txt"))) { // 보조 스트림인 InputStreamReader의 매개변수로 기반 스트림인 FileInputStream을 받아 생성함

			int i;
			while ((i = isr.read()) != -1) { // 파일의 끝인 -1이 반환될때까지 보조 스트림으로 자료를 읽음
				System.out.print((char) i);
			}
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

<실행 결과>

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*Buffered 스트림

입출력이 한 byte나 문자 단위로 이루어지면 그만큼 프로그램 수행 속도가 느려진다. Buffered 스트림은 내부적으로 8.192byte 크기의 배열을 가지고 있으며 이미 생성된 스트림에 배열 기능을 추가해 더 빠르게 입출력을 실행할 수 있는 버퍼링 기능을 제공한다.

스트림 클래스	설명
BufferedInputStream	byte 단위로 읽는 스트림에 버퍼링 기능을 제공한다.
BufferedOutputStream	byte 단위로 출력하는 스트림에 버퍼링 기능을 제공한다.
BufferedReader	문자 단위로 읽는 스트림에 버퍼링 기능을 제공한다.
BufferedWriter	문자 단위로 출력하는 스트림에 버퍼링 기능을 제공한다.

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버퍼링 기능을 제공하는 스트림 역시 보조 스트림으로 다른 스트림을 포함하여 수행한다.

생성자	설명
BufferedInputStream(InputStream in)	InputStream 클래스를 생성자의 매개변수로 받아 BufferedInputStream을 생성한다.
BufferedInputStream(InputStream in, int size)	InputStream 클래스와 버퍼 크기를 생성자의 매개변수로 받아 BufferedInputStream을 생성한다.

BufferedInputStream은 보조 스트림이므로 생성자의 매개변수로 다른 InputStream을 가져야 한다.

BufferedOutputStream은 OutputStream을, BufferedReader는 Reader를, BufferedWriter는 Writer 클래스를 생성자의 매개변수로 받는다.

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Buffered 스트림을 사용할 때와 그렇지 않은 경우의 수행 시간을 비교해 보자.

(책에서는 zip 파일로 실습하라는데 제약이 많아서 txt로 했음.)

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-FileInputStream과 FileOutputStream으로 파일 복사하기

 

1. 원본 파일 a.txt와 복사할 파일 copy.txt을 만들어준다.

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2. 소스를 작성한다

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FileCopyTest.java

package stream.decorator;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.FileOutputStream;

public class FileCopyTest {
	public static void main(String[] args) {
		long millisecond = 0;
		try (FileInputStream fis = new FileInputStream("a.txt");
				FileOutputStream fos = new FileOutputStream("copy.txt")) {
			millisecond = System.currentTimeMillis(); // 파일 복사를 시작하기 전 시간
			int i;
			while ((i = fis.read()) != -1) {
				fos.write(i);
			}
			millisecond = System.currentTimeMillis() - millisecond; // 파일을 복사하는데 걸리는 시간 계산
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("파일 복사하는 데 " + millisecond + " milliseconds 소요되었습니다.");
	}
}

<실행 결과>

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3. 복사가 잘 되었는지 확인한다.

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-BufferedInputStream과 BufferedOutputStream을 사용하여 파일 복사하기

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BufferedStreamTest.java

package stream.decorator;

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class BufferedStreamTest {
	public static void main(String[] args) {
		long millisecond = 0;
		try (FileInputStream fis = new FileInputStream("a.txt");
				FileOutputStream fos = new FileOutputStream("copy.txt");
				BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
				BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos)) {
			millisecond = System.currentTimeMillis();
			int i;
			while ((i = bis.read()) != -1) {
				bos.write(i);
			}
			millisecond = System.currentTimeMillis() - millisecond;
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("파일 복사하는 데 " + millisecond + " milliseconds 소요되었습니다.");
	}
}

<실행 결과>

-용량이 작은 파일로 실습한거라 차이가 별로 없지만 Buffered 보조 스트림이 더 빠르다는것을 알 수 있다.

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*DataInputStream과 DataOutputStream

DataInputStream과 DataOutputStream는 메모리에 저장된 0, 1 상태를 그대로 읽거나 쓴다. 그래서 자료형의 크기가 그대로 보존된다.

생성자	설명
DataInputStream(InputStream in)	InputStream을 생성자의 매개변수로 받아 DataInputStream을 생성한다.
DataOutputStream(OutputStream out)	OutputStream을 생성자의 매개변수로 받아 DataOutputStream을 생성한다.

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*자료형별 메서드

메서드	설명
byte readByte( )	1바이트를 읽어 반환한다.
boolean readBoolean( )	읽은 자료가 0이 아니면 true를, 0이면 false를 반환한다.
char readChar( )	한 문자를 읽어 반환한다.
short readShort( )	2바이트를 읽어 정수 값을 반환한다.
int readInt( )	4바이트를 읽어 정수 값을 반환한다.
long readLong( )	8바이트를 읽어 정수 값을 반환한다.
float readFloat( )	4바이트를 읽어 실수 값을 반환한다.
double readDouble( )	8바이트를 읽어 실수 값을 반환한다.
String readUTF( )	수정된 UTF-8 인코딩 기반으로 문자열을 읽어 반환한다.

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*각 자료형별로 read( ) 에 대응하는 write( ) 메서드

메서드	설명
void writeByte(int v)	1바이트의 자료를 출력한다.
void writeBoolean(boolean v)	1바이트의 값을 출력한다.
void writeChar(int v)	2바이트를 출력한다.
void writeShort(int v)	2바이트를 출력한다.
void writeInt(int v)	4바이트를 출력한다.
void writeLong(long v)	8바이트를 출력한다.
void writeFloat(float v)	4바이트를 출력한다.
void writeDouble(double v)	8바이트를 출력한다.
void writeUTF(String str)	수정된 UTF-8 인코딩 기반으로 문자열을 출력한다.

​자료형을 그대로 읽고 쓰는 스트림이기 때문에 같은 정수라도 자료형에 따라 다르게 처리한다.

따라서 자료를 쓸 때 사용한 메서드와 같은 자료형의 메서드로 읽어야 한다. 또 파일이든 네트워크든 자료를 쓸 때 사용한 메서드 순서대로 읽어야 한다.

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*파일에 여러 자료형 값을 저장하는 예제

자료형을 유지하여 저장하기 위해 DataInputStream과 DataOutputStream을 보조 스트림으로 사용하였다.

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DataStreamTest.java

package stream.decorator;

import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class DataStreamTest {
	public static void main(String[] args) {
		try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("data.txt");
				DataOutputStream dos = new DataOutputStream(fos)) {
			dos.writeByte(100);
			dos.writeChar('A');
			dos.writeInt(10);
			dos.writeFloat(3.14f);
			dos.writeUTF("Test");
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		try (FileInputStream fis = new FileInputStream("data.txt"); 
				DataInputStream dis = new DataInputStream(fis)) {
			System.out.println(dis.readByte());
			System.out.println(dis.readChar());
			System.out.println(dis.readInt());
			System.out.println(dis.readFloat());
			System.out.println(dis.readUTF());
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

<실행 결과>