[JAVA] 자바 I/O - 키보드로부터 데이터를 입력받아 처리하는 방법 5가지

자바 I/O(Input/Output)

• java.io 패키지에 있는 클래스들의 모음
• 자바에서 각종 입출력을 담당
• Node(노드) : 자바에서 입출력을 수행하는 대상 => 입력노드 : 키보드, 마우스, 파일, 네트워크, 데이터베이스 등 => 출력노드 : 모니터, 스피커, 파일, 네트워크, 데이터베이스 등

Stream(스트림)

• 입력 또는 출력 데이터가 한 방향으로 끊임없이 전송 되는 것
• 출발지 노드 -> 도착지 노드
• 자바는 다양한 입출력 장치와 무관하고 일관성있게 프로그램을 구현할 수 있도록 일종의 가상 통로인 스트림을 제공

입력 스트림과 출력 스트림

1. 입력 스트림
   => 자바에서 데이터가 입력될 때 처리하는 스트림
   => 예를 들어 어떤 동영상을 재생하기 위해 동영상 파일에서 자료를 읽을 때
   => FileInputStream, FileReader, BufferdInputStream, BufferedReader 등
2. 출력 스트림
   => 자바에서 데이터가 출력될 때 처리하는 스트림
   => 예를 들어 편집 화면에서 사용자가 쓴 글을 파일에 저장할 때
   => FileOutputStram, FileWriter, BufferdOutputStream, BufferdWriter 등

바이트 단위 스트림과 문자 단위 스트림

1. byte 기반(단위) 스트림
   => 그림, 사진, 영상 등 바이너리(Binary) 데이터를 입출력
   => InputStream, OutputStream을 최상위 클래스로 두고, XXXInputStream, XXXOutputStream 클래스가 하위클래스로 존재함
2. char 기반(단위) 스트림
   => 문자 데이터(텍스트)를 입출력
   => Reader, Writer를 최상위 클래스로 두고 XXXReader, XXXWriter 클래스가 하위클래스로 존재함

기반 스트림과 보조 스트림

1. 기반 스트림
   => 읽어들일 곳(소스)이나 써야할 곳(대상)에서 직접 읽고 쓸 수 있으며, 입출력 대상에 직접 연결되어 생성되는 스트림
   => FileInputStream, FileOutputStram, FileReader, FileWriter 등
2. 보조 스트림
   => 직접 읽고 쓰는 기능은 없고, 항상 다른 스트림을 포함하여 생성됨
   => InputStramReader, OutputStreamWriter, BufferedInputStream, BufferedOutputStream 등

• 표준 입출력 : 컴퓨터에서 기본적으로 사용하는 입출력
  => 프로그램이 시작될 때 생성되므로 따로 만들 필요가 없음
  => 표준 입력장치 : 키보드
  => 표준 출력장치 : 모니터
• 표준 입출력을 담당하는 클래스 : System
  => System.in : 표준 입력을 담당(키보드에서 입력받기 가능)
  => System.out : 표준 출력을 담당(모니터로 출력 가능)
  => System.err : 모니터에 에러 정보 출력(잘 사용하지 않음)

바이트 단위 스트림(InputStream)

• 키보드로부터 데이터를 입력받아 처리하는 방법
• 1Byte 단위로 입력데이터를 처리
• read() 메서드를 사용하여 1Byte 만큼의 데이터를 가져올 수 있음
• 아무리 많은 데이터가 입력되어도 read() 메서드는 한 번에 1Byte만 처리할 수 있으므로 더 많은 데이터나 더 큰 단위 처리가 불가능
  => 영문 또는 숫자 등의 데이터 1글자만 처리 가능
  => 한글이나 한자 등 2Byte(char 단위) 문자들은 처리 불가능
  => 읽어온 데이터가 int형이므로 문자로 변환 등의 후속 작업 필요
• 가장 저수준의 입력 방법

InputStream is = null;
// => finally 블록에서도 사용하기 위해 try 문 위쪽에 선언
try {
    System.out.println("데이터를 입력하세요 : ");

    is = System.in;
    // => System.in 코드에 의해 키보드로부터 데이터 입력이 가능하며
    //    입력스트림 객체를 InputStream 타입 변수에 저장(연결)
    int n = is.read();
    // => read() 메서드는 try~catch문을 사용하여 예외처리가 필수
    // => 입력스트림 데이터 중 1Byte 만큼의 데이터를 읽어서 변수에 저장
    System.out.println("입력데이터 : "+n); // 읽어온 1Byte 만큼의 데이터 출력
    System.out.println("입력데이터를 문자로 변환 : "+(char)n); // 읽어온 1Byte 만큼의 데이터 출력
    // => 추상메서드, 리턴타입이 int
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    if(is!=null)
        try {
            is.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
}

---

try ~ catch resources 구문을 사용하여 자원 반환(close())을 자동으로 수행

• 기본적으로 자원을 사용하는 객체(Connection, InputStream 등)는 사용 후 close() 메서드를 호출을 통해 사용중인 자원을 반환해야하며, 자원이 반환되지 않으면 반복적인 자원 요청으로 인해 자원이 고갈되어 더 이상 다른 사용자의 작업 요청을 수행할 수 없게 된다. => 예외 발생 여부와 관계없이 finally 블록 내에서 자원 반환 코드 기술
• try ~ with resources 구문은 try 문에서 반환할 자원을 갖는 객체를 생성하고, try ~ catch 블록이 끝나면 자동으로 자원을 반환해주도록함

기본 문법

try(자원을 반환할 객체 생성 및 변수에 저장) {
 		// 작업 수행
 } catch(...) {
 		// 예외 처리 작업
 }

try(InputStream is = System.in) {
			System.out.println("데이터를 입력하세요 : ");
			int n = is.read();
			System.out.println("입력데이터 : "+n); 
			System.out.println("입력데이터를 문자로 변환 : "+(char)n); 
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}

별도의 close() 메서드를 호출하지 않아도 자동으로 자원이 반환됨

---

반복문을 사용하여 1Byte씩 여러번 반복하여 입력 처리

System.out.println("데이터를 입력하세요. (취소시 (Ctrl+Z)");
		try(InputStream is=System.in) {
			int n = is.read();
			// 반복문을 사용하여 더 이상 읽어 올 데이터가 없을 때(-1)까지 입력을 처리
			while(n!=-1) {
				// 읽어들인 1Byte 데이터(n)을 화면에 출력(문자로 변환)
				System.out.println("입력데이터: "+n+", 문자로 변환: "+(char)n);
				//다음 입력데이터 1Byte 가져오기
				n=is.read();
			}
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("입력 작업 종료!");

 

---

키보드로부터 데이터를 입력받아 처리하는 방법(2)

1. InputStream 객체를 사용하여 1Byte 단위로 입력 데이터를 처리하고 않고 배열을 사용하여 한번에 여러 Byte 를 모아서 처리하는 방법

• read(byte[] b) 메서드를 호출하여 입력데이터를 배열크기만큼 읽어와서 저장
• 아무리 많은 데이터가 입력되어도 배열 크기만큼만 다룰 수 있기 때문에 더 많은 데이터나 더 큰 단위 처리가 불가능 => 영문 또는 숫자 등의 데이터 1글자만 처리 가능 => 한글이나 한자 등 2Byte(char 단위) 문자들은 처리 불가능 => 읽어 온 데이터를 문자로 변환하는 후속 작업 필요
• 저수준의 입력 방법

System.out.println("데이터를 입력하세요 : ");

try(InputStream is = System.in) {
	// 1Byte 씩 묶음으로 처리할 byte[] 배열을 생성
	byte[] bArr = new byte[10]; // 10Byte 단위로 묶을 경우
	
	// read() 메서드 파라미터로 byte[] 배열을 값으로 사용
	// 입력되는 스트림을 자동으로 배열 크기만큼 읽어서 배열에 저장
	// => 배열에 저장된 데이터 크기(읽어들인 바이트 수)를 리턴
	int n = is.read(bArr);
	System.out.println("입력 데이터 크기 : " + n + "바이트");
	
	// 반복문을 사용하여 배열(b)에 저장된 데이터를 출력
	for(byte b : bArr) {
		System.out.println("입력데이터 : " + b + ", 문자로 변환 : " + (char)b);
	}
	
	// String 클래스를 활용하면 byte[] 배열 데이터를 문자열로 변환 가능
	String str = new String(bArr);
	System.out.println("입력데이터(문자열) : " + str);
	
} catch(Exception e) {
	e.printStackTrace();
}

이었던 데이터를 문자열로 바꿔준다면

System.out.println("데이터를 입력하세요 : (취소 시 Ctrl + Z)");
		
		try(InputStream is = System.in) {
			// 1Byte 씩 묶음으로 처리할 byte[] 배열을 생성
			byte[] bArr = new byte[10]; // 10Byte 단위로 묶을 경우
			
			int n = is.read(bArr);
			
			while(n > 0) {
				String str = new String(bArr);
				System.out.println("입력데이터(문자열) : " + str);
				
				n = is.read(bArr);
			}
				
		} catch(Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
		System.out.println("입력 작업 종료!");

이렇게 표현할 수 있다.

---

키보드로부터 데이터를 입력받아 처리하는 방법(3)

1. InputStreamReader 객체를 사용하여 char 단위로 입력데이터를 처리하는 방법

• InputStream 객체를 파라미터로 갖는 InputStreamReader 객체 생성 => 보조스트림을 사용하는 스트림 체이닝(Stream Chaining) 방식 문법 구성
• read() 메서드를 호출하여 입력데이터를 char단위(2Byte) 만큼 읽어와서 저장
• 아무리 많은 데이터가 입력되어도 2Byte(char) 만큼만 다룰 수 있기 때문에 더 많은 데이터나 더 큰 단위 처리가 불가능 => 영문 또는 숫자 등의 데이터 1글자 처리 가능 => 한글이나 한자 등 2Byte(char 단위) 문자도 처리 가능(1글자) => 읽어온 데이터를 문자로 변환하는 후속작업 필요
• InputStream 보다는 유용하지만, 여전히 낮은 수준의 입력 처리 방식

기본 문법

InputStreamReader reader = new InputStreamReader(InputStream 객체);

1. System.in 을 사용하여 입력스트림 가져오기

InputStream is = System.in;

2. InputStreamReader 객체 생성 => 파라미터 InputStream 객체를 전달

InputStreamReader reader = new InputStreamReader(is);

위의 문법을 한 문장으로 결합

InputStreamReader reader = new InputStreamReader(System.in);

System.out.println("데이터를 입력하세요 : ");

try(InputStreamReader reader = new InputStreamReader(System.in)) {
	// InputStreamReader 객체의 read() 메서드를 호출하여 char 단위 읽어오기
	int n = reader.read(); // char 단위 데이터 1개(1개 문자)를 int형으로 리턴
	System.out.println("입력된 데이터 : " + n + ", 문자로 변환 : " + (char)n);
} catch(IOException e) {
	e.printStackTrace();
}

System.out.println("데이터를 입력하세요 : (Ctrl + Z)");

try(InputStreamReader reader = new InputStreamReader(System.in)) {
	// InputStreamReader 객체의 read() 메서드를 호출하여 char 단위 읽어오기
	int n = reader.read(); // char 단위 데이터 1개(1개 문자)를 int형으로 리턴
	
	while(n != -1) {
		System.out.println("입력된 데이터 : " + n + ", 문자로 변환 : " + (char)n);
		n = reader.read();
	}
	
} catch(IOException e) {
	e.printStackTrace();
}
System.out.println("입력 종료!");

---

키보드로부터 데이터를 입력받아 처리하는 방법(4)

1. InputStreamReader 객체를 사용하여 char 단위로 읽어 온 데이터를 배열을 사용하여 한 번에 여러 문자로 모아서 처리하는 방법

System.out.println("데이터를 입력하세요 : ");

try(InputStreamReader reader = new InputStreamReader(System.in)) {
	// 여러 개의 char 단위 데이터를 저장할 char[] 배열 생성
	char[] chArr = new char[10];
	
	int n = reader.read(chArr);
	System.out.println("입력데이터(문자열) : " + new String(chArr));
} catch(IOException e) {
	e.printStackTrace();
}

 

---

 

키보드로부터 데이터를 입력받아 처리하는 방법(5)

1. BufferedReader 객체를 사용하여 String 단위로 입력 데이터를 처리하는 방법

• InputStream 객체를 파라미터로 갖는 InputStreamReader 객체 생성 후 다시 InputStreamReader 객체를 파라미터로 갖는 BufferedReader 객체를 생성 => 보조스트림을 사용하는 스트림 체이닝(Stream Chaining) 방식 문법 구성 => 이처럼 기본스트림을 꾸며주는 역할을 하는 보조스트림을 적용하여 입출력을 처리하는 방식을 데코레이션 패턴(Decoration Pattern) 이라고 함
• read() 메서드가 아닌 readLine() 메서드를 사용하여 String 단위로 처리 => 즉, 데이터를 한 문장(라인 = 엔터키 기준) 단위로 읽어들여 처리
• 키보드를 통해 입력되는 데이터를 처리하는 최종적인 방법(가장 효율적)

스트림 체이닝을 통한 데코레이션 패턴 구현

1. 기본 입력스트림 객체(InputStream) 생성 = byte 단위 처리

InputStream is = System.in;

2. 입력스트림을 연결하는 보조스트림 InputStreamReader 객체 생성 = char 단위 처리

InputStreamReader reader = new InputStreamReader(is);

3. 향상된 입력 보조스트림 BufferedReader 객체 생성 = String 단위 처리

BufferedReader buffer = new BufferedReader(reader);

위 세문장을 하나의 문장으로 결합

BufferedReader buffer = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

System.out.println("데이터를 입력하세요 : ");

try(BufferedReader buffer = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))) {
	// 입력스트림에서 한 줄의 데이터(문자열) 읽어오기
	String str = buffer.readLine();
	System.out.println("입력데이터 : " + str);
} catch(IOException e) {
	e.printStackTrace();
}

반복문을 사용하여 Ctrl + Z 입력 시 까지의 모든 문자열을 출력

주의! Ctrl + Z 입력 데이터가 정수일 때는 -1, 문자열일 때는 null 값 사용

System.out.println("데이터를 입력하세요 : ");
		
try(BufferedReader buffer = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))) {
	// 입력스트림에서 한 줄의 데이터(문자열) 읽어오기
	String str = buffer.readLine();
	
	while(str != null) { // 입력 데이터가 존재할 동안 반복
		System.out.println("입력데이터 : " + str);
		str = buffer.readLine(); // 다음 한 줄 다시 읽어오기
	}
} catch(IOException e) {
	e.printStackTrace();
}

System.out.println("입력 종료!");