💡 바이트 기반에 입력 스트림을 활용해서 파일에 있는 데이터를 읽어 보자.
package IO.file.ch01;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
public class MyFileInputStream {
public static void main(String[] args) {
// 외부에 있는 파일 데이터를 읽으려면 input
FileInputStream in = null;
try {
in = new FileInputStream("a.txt");
// 1단계
// int readData = in.read();
// 2단계
// System.out.println((char)in.read());
// System.out.println((char)in.read());
// System.out.println((char)in.read());
// 3단계
// 읽을 데이터가 더이상 없다면 -1 을 반환 한다.
int readData;
while ((readData = in.read()) != -1) {
System.out.print((char) readData);
}
// 4단계 FileInputStream(기반 스트림) 대상에 접근해서 한 바이트 씩 읽는 기능을 가진다
// 1byte = 127, -128 : a--> 97, A -->65 , 한글 대 --> ?(정수값은??)
} catch (FileNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
기반 스트림 (Base Stream)이란 뭘까?
기반 스트림은 데이터 소스와 직접 연결되는 스트림으로, 실제 데이터 읽기나 쓰기 작업을 수행합니다. 이 스트림들은 데이터의 실제 입력 소스(파일, 메모리, 네트워크 연결 등)에 직접 연결되어 데이터를 바이트 단위로 읽거나 쓰는 기본적인 기능을 제공합니다.
- 바이트 기반 스트림: FileInputStream, FileOutputStream, SocketInputStream, SocketOutputStream 등이 있으며, 이들은 바이트 데이터를 처리합니다.
- 문자 기반 스트림: FileReader, FileWriter 등이 있으며, 이들은 문자 데이터를 처리합니다.
보조 스트림 (Filter Stream)이란?
보조 스트림은 기반 스트림 또는 다른 보조 스트림에 연결되어 사용됩니다. 이 스트림들은 데이터를 변환하거나, 추가 기능을 제공하거나, 성능을 향상시키는 역할을 합니다. 보조 스트림은 자체적으로 데이터 소스에 연결되지 않으며, 항상 다른 스트림을 필요로 합니다.
- 버퍼링: BufferedInputStream, BufferedOutputStream, BufferedReader, **BufferedWriter**는 내부적으로 버퍼를 사용하여 데이터를 모아서 한 번에 처리합니다. 이는 입출력 효율을 대폭 향상시킵니다.
- 데이터 변환: DataInputStream, **DataOutputStream**은 기본 데이터 타입(int, float, long 등)을 쉽게 읽고 쓸 수 있게 해 줍니다.
- 객체 직렬화: ObjectInputStream, **ObjectOutputStream**은 객체를 바이트 스트림으로 직렬화하거나 바이트 스트림에서 객체를 복원하는 기능을 제공합니다.
- 문자 인코딩: InputStreamReader, **OutputStreamWriter**는 바이트 스트림을 문자 스트림으로 변환하거나 반대의 작업을 할 때 사용되며, 인코딩 변환을 처리합니다.
기반 스트림과 보조 스트림에 활용
FileInputStream fis = new FileInputStream("input.txt"); // 기반 스트림
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis); // 보조 스트림
기반 스트림 + 보조스트림을 사용해 보자.
package IO.file.ch01;
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
public class MyBufferedInputStream {
public static void main(String[] args) {
// 보조 스트림에 사용 --> 기반 스트림이 필요 하다.
FileInputStream fin = null;
BufferedInputStream bfin = null;
try {
// 기반 스트림
fin = new FileInputStream("a.txt");
// 보조 스트림
bfin = new BufferedInputStream(fin);
int data;
while( (data = bfin.read()) != -1 ) {
System.out.print((char)data);
}
} catch(Exception e) {
// 리소스 자원 정리 -> 반대로 -> 열었던 자원의 순서를 반대로 닫아주면 된다.
if(bfin != null)
try {
bfin.close();
} catch (IOException e1) {
e1.printStackTrace();
}
}
if(fin != null) {
try {
fin.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
작동 방식
- 첫 번째 read() 호출: **BufferedInputStream**은 내부 버퍼를 사용하여 데이터 소스로부터 많은 양의 데이터를 미리 읽습니다(예를 들어, 버퍼 크기가 8192바이트일 경우 최대 8192바이트를 읽음).
- 데이터 반환: 사용자가 **read()**를 호출할 때마다, **BufferedInputStream**은 버퍼에서 한 바이트씩 데이터를 반환합니다.
- 버퍼 재충전: 버퍼에 있는 모든 데이터가 읽혔다면, 다음 read() 호출 때 다시 데이터 소스에서 버퍼 크기만큼 데이터를 읽어 버퍼를 재충전합니다.
BufferedInputStream.read()를 호출하여 한 바이트씩 데이터를 읽습니다. 이 때, 실제 파일 접근은 버퍼가 비워질 때만 발생하므로 파일 접근 횟수가 줄어들어 성능이 향상됩니다.
시나리오 코드1
package IO.file.ch02;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
public class MyFileOutputStream {
// 코드에 시작점
public static void main(String[] args) {
// 데이터가 존재
String data = "Hello, Java FileOutputStream \n안녕반가워";
// 1. 파일에다가 데이터를 저장 하고 싶다면(바이트 기반)
// 자바 8버전 부터 제공
// try-catch-resource -> (자동으로 자원 닫아 준다)
try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.txt", true)) {
// data(String) 가지고 있는 문자열들을 바이트 배열로 반환 처리
byte[] bytes = data.getBytes();
System.out.println("bytes : " + bytes);
for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
System.out.println("bytes[i] : " + bytes[i]);
}
// 연결된 스트림을 활용해서 바이트 배열을 파일에다가 흘려 보냄
fos.write(bytes);
System.out.println("파일출력스트림을 통해서 데이터를 씀");
} catch (FileNotFoundException e) {
System.out.println("파일이 없음");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
// 동작 이해해 보기
// 파일에 바이트 단위로 데이터를 쓰고
// 그 파일을 열었을 때 글자로 보이는 이유는 파일을 읽는 프로그램
// 파일 내에 바이트 데이터를 문자로 해석해서(문자 인코딩) 보여주었다.
} // end of main
}
시나리오 코드 2 - 보조 스트림
package IO.file.ch02;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileOutputStream;
public class MyBufferedOutputStream {
public static void main(String[] args) {
// 현재 시간 (시작)
long start = System.nanoTime(); // (더 정밀한 현재 시간을 출력)
String data = "기반 스트림 + 보조 스틈을 활용해보자";
// try catch resource 활용
try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output2.txt");
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);) {
// 코드 수행 부분
byte[] bytes = data.getBytes();
// 보조 스트림 (버퍼)
bos.write(bytes);
// 간혹 버퍼에 데이터가 남아 있다면 중복된 데이터를 쓸 수 있다.
// 한번 사용한 다음에
bos.flush(); // flush --> 물을 내리다.
System.out.println("보조 스트림을 활용한 파일 출력 완료 ");
// 시간 측정을 해보고 싶다
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
// 현재 시간 (종료)
long end = System.nanoTime();
// 종료 - 시작 -> 소요 시간
long duration = end - start;
System.out.println("소요 시간 : " + duration);
// 나노초는 10억 분에 1 -> 0.000287초
}
}
💡 중요 !!!!!!!
버퍼를 사용하는 것은 입출력 작업에서 매우 중요한 역할을 하며, 그 원리를 이해하는 것은 데이터 처리의 효율성을 높이는 데 큰 도움이 됩니다. 버퍼의 사용 원리는 기본적으로 '일괄 처리' 또는 '집단 처리' 방식에 비유할 수 있습니다.
버퍼의 기본 원리
버퍼는 임시 저장 공간을 말하며, 데이터를 최종 목적지(파일, 네트워크, 디스플레이 등)에 쓰기 전에 일시적으로 데이터를 모아 두는 역할을 합니다.
효율성 증가: 작은 데이터 조각들을 바로 전송하거나 저장하는 대신 큰 덩어리로 모아서 한 번에 처리합니다. 이 방식은 특히 입출력 연산이 자주 발생하는 상황에서 유용하며, 시스템의 입출력 호출 횟수를 줄여 전체적인 성능을 향상시킵니다. 시스템 부하 감소: 버퍼를 사용하면 데이터를 모아 두었다가 한 번에 처리하기 때문에 자원 사용을 더욱 효율적으로 관리할 수 있습니다. 이는 디스크 접근 횟수를 줄이거나 네트워크 트래픽을 최적화하는 데 도움을 줍니다. 데이터 전송 속도 개선: 데이터를 물리적 장치에 기록할 때, 장치의 처리 속도에 따라 기록 속도가 제한될 수 있습니다. 버퍼를 사용하면 데이터 전송 속도가 물리적 장치의 속도보다 빠르게 유지될 수 있으므로, 전체 데이터 전송 시간을 단축시킬 수 있습니다.
버퍼 사용의 단점
버퍼를 사용하는 것은 많은 이점이 있지만, 일부 단점도 있습니다. 예를 들어, 버퍼가 완전히 채워질 때까지 기다려야 하는 경우 실시간 처리에는 적합하지 않을 수 있습니다. 또한, 시스템이 예기치 않게 종료될 경우 버퍼에 저장된 데이터는 손실될 수 있습니다.
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