8. 파일 입출력

프로그램은 우체국처럼 데이터를 주고받습니다.
외부에서 데이터를 받는 것이 입력(Input), 내보내는 것이 출력(Output)입니다.
이 둘을 합쳐 입출력(I/O)이라고 하며, 자바는 이를 쉽게 처리할 수 있는 다양한 도구를 제공합니다.
특히 파일 입출력은 디스크의 파일과 데이터를 주고받는 작업으로, 자바에서는 ‘스트림(Stream)’을 통해 데이터를 읽고 씁니다.

입출력 스트림의 특징

자바의 입출력 스트림(Stream)은 파이프처럼 프로그램과 외부(파일, 네트워크 등)를 연결하는 단방향 통로입니다.

• 입력 스트림(InputStream): 외부 데이터를 프로그램 안으로 들여옴
• 출력 스트림(OutputStream): 프로그램 데이터를 외부로 내보냄

스트림은 우체통과 우편함처럼, 편지를 넣는 쪽(출력)과 꺼내는 쪽(입력)이 완전히 분리되어 있습니다.
데이터를 읽으려면 입력 스트림, 쓰려면 출력 스트림을 각각 따로 사용해야 합니다.

스트림은 FIFO 방식으로 한 방향으로만 연속적으로 데이터가 흐르며, 파일·네트워크 등 다양한 입출력 대상을 동일한 방식으로 처리할 수 있습니다.

1. 입출력 스트림의 종류

자바의 기본적인 데이터 입출력은 java.io 패키지에서 제공합니다.
이 패키지에는 데이터를 읽고 쓰기 위한 다양한 스트림(Stream) 클래스가 준비되어 있습니다.

스트림의 종류는 전달 방식에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다.
마치 택배를 상자(바이트 단위)로 보내거나, 편지(문자 단위)로 보내는 것과 비슷합니다.

바이트 스트림은 택배 상자처럼 무엇이든 담아 보낼 수 있고,
문자 스트림은 편지 봉투처럼 오직 글자(문자)만 담아 보낼 수 있습니다.

2. 바이트 기반 스트림

2.1 InputStream의 주요 메서드

FileInputStream

FileInputStream은 파일에서 바이트 단위로 자료를 읽어 들일 때 사용하는 스트림입니다.

즉, 텍스트 파일뿐만 아니라 이미지, 동영상 등 모든 파일을 바이트로 읽을 수 있습니다.
파일을 읽으려면 아래와 같이 new FileInputStream("경로/파일명") 형태로 객체를 생성합니다.

read() 메서드 사용 예시

InputStrea in = new FileInputStream("example.txt");
int data = in.read();
while (data != -1) {
    System.out.print((char) data);
    data = in.read();
}
in.close();

read(byte[] b) 메서드 사용 예시

InputStream in = new FileInputStream("example.txt");
byte[] buffer = new byte[1024];
int bytesRead = in.read(buffer);
while (bytesRead != -1) {
    System.out.print(new String(buffer, 0, bytesRead));
    bytesRead = in.read(buffer);
}
in.close();

💡 plus
바이트 기반 입력 스트림에서 read() 메서드로 한 바이트씩 읽어서 바로 (char)로 출력하면 한글 등 멀티바이트 문자가 깨질 수 있습니다.
그 이유는 한글은 UTF-8에서 3바이트로 표현되기 때문입니다.
read()는 1바이트씩 읽으므로, 한글 한 글자를 완전히 읽지 못하고 중간에 잘라서 출력하게 되어 문자 인코딩 오류가 발생합니다.

따라서 여러 바이트를 한 번에 읽는 read(byte[] buffer) 방식을 사용하고,
new String(buffer, 0, bytesRead)처럼 문자열로 변환해야 한글이 올바르게 출력됩니다.

2.2 OutputStream

FileOutputStream

FileOutputStream은 파일에 바이트 단위로 자료를 출력할 때 사용하는 스트림입니다.
즉, 텍스트 파일뿐만 아니라 이미지, 동영상 등 모든 파일을 바이트로 출력할 수 있습니다.

파일을 출력하려면 아래와 같이 new FileOutputStream("경로/파일명", 이어쓰기 옵션) 형태로 객체를 생성합니다.

write(int b) 메서드 사용 예시

OutputStream out = new FileOutputStream("example.txt", false);
out.write('H');
out.write('E');
out.write('L');
out.write('L');
out.write('O');
out.write('!');
out.close();

write(byte[] b) 메서드 사용 예시

OutputStream out = new FileOutputStream("example.txt", false);
byte[] data = "Hello, World!".getBytes();
out.write(data);
out.close();

문제 1 - 파일 읽기/쓰기 기본 (기초)

아래 코드의 주석을 참고하여, 파일에 문자열을 저장하고 다시 읽어오는 코드를 완성하세요.

public class FileBasicDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // TODO: "Hello, Java!" 문자열을 "output.txt" 파일에 저장
            
            // TODO: "output.txt" 파일에서 내용을 읽어와서 출력
            
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // TODO: 스트림 닫기
        }
    }
}

  public class FileBasicDemo {
      public static void main(String[] args) {
          try {
              // "Hello, Java!" 문자열을 "output.txt" 파일에 저장
              FileWriter writer = new FileWriter("output.txt");
              writer.write("Hello, Java!");
              
              // "output.txt" 파일에서 내용을 읽어와서 출력
              FileReader reader = new FileReader("output.txt");
              int ch;
              while ((ch = reader.read()) != -1) {
                  System.out.print((char) ch);
              }
              
          } catch (IOException e) {
              e.printStackTrace();
          } finally {
              // TODO: 스트림 닫기
              if (writer != null) writer.close();
              if (reader != null) reader.close();
          }
      }
  }
  

문제 2 - 파일 복사 프로그램 (중급)

원본 파일을 복사본으로 만드는 프로그램을 작성하세요. 버퍼를 사용하여 효율적으로 처리하세요.

public class FileCopyDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String sourceFile = "source.txt";
        String targetFile = "copy.txt";
        
        try {
            // TODO: FileInputStream과 FileOutputStream 생성
            
            // TODO: 1024바이트 버퍼를 사용하여 파일 복사
            
            // TODO: 스트림 닫기

            System.out.println("파일 복사 완료!");
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("파일 복사 중 오류 발생: " + e.getMessage());
        } finally {
            // TODO: 스트림 닫기
        }
    }
}

  public class FileCopyDemo {
      public static void main(String[] args) {
          String sourceFile = "source.txt";
          String targetFile = "copy.txt";
          
          try {
              // FileInputStream과 FileOutputStream 생성
              FileInputStream fis = new FileInputStream(sourceFile);
              FileOutputStream fos = new FileOutputStream(targetFile);

              // 1024바이트 버퍼를 사용하여 파일 복사
              byte[] buffer = new byte[1024];
              int bytesRead;
              while ((bytesRead = fis.read(buffer)) != -1) {
                  fos.write(buffer, 0, bytesRead);
              }
              
              System.out.println("파일 복사 완료!");
          } catch (IOException e) {
              System.out.println("파일 복사 중 오류 발생: " + e.getMessage());
          } finally {
              // TODO: 스트림 닫기
              if (fis != null) fis.close();
              if (fos != null) fos.close();
          }
      }
  }
  

3. 문자 기반 스트림

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