자바 - 문자 다루기

스트림의 모든 데이터는 byte 단위를 사용하기 때문에 byte가 아닌 문자를 스트림에 직접 전달할 수는 없다. String 문자열을 스트림을 통해 파일에 저장하려면 String을 byte로 변환한 다음에 저장해야 한다.

public abstract class TextConst {
    public static final String FILE_NAME = "temp/hello.txt";
}

V1

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

import static io.text.TextConst.FILE_NAME;
import static java.nio.charset.StandardCharsets.UTF_8;

public class ReaderWriterMainV1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        String writeString = "ABC";

        //String -> byte UTF-8 인코딩
        byte[] writeBytes = writeString.getBytes(UTF_8);

        System.out.println("writeString = " + writeString);
        System.out.println("writeBytes = " + Arrays.toString(writeBytes));

        //파일에 쓰기
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(FILE_NAME);
        fos.write(writeBytes);
        fos.close();

        //파일에서 읽기
        FileInputStream fis = new FileInputStream(FILE_NAME);
        byte[] readBytes = fis.readAllBytes();
        fis.close();

        //byte -> String UTF-8 디코딩
        String readString = new String(readBytes, UTF_8);

        System.out.println("readBytes = " + Arrays.toString(readBytes));
        System.out.println("readString = " + readString);
    }
}
writeString = ABC
writeBytes = [65, 66, 67]
readBytes = [65, 66, 67]
readString = ABC

  • String을 byte로 변환할 때는 getBytes(charset)을 사용하면 된다.

  • 이때 문자를 byte 숫자로 변경해야 하기 때문에 반드시 문자 집합을 지정해야 한다.

  • 반대로 String 객체를 생성할 때 읽어들인 byte[]과 디코딩할 문자 집합을 전달하면 된다.

  • 그러면 byte[]를 String 문자로 다시 복원할 수 있다.

여기서 핵심은 스트림은 byte만 사용할 수 있으므로 String과 같은 문자는 직접 전달할 수 없다는 점이다. 그래서 개발자가 직접 번거롭게 변환 과정을 호출해주어야 한다.

V2

  • OutputStreamWriter : 스트림에 byte 대신에 문자를 저장할 수 있게 지원한다.

  • InputStreamReader : 스트림에 byte 대신에 문자를 읽을 수 있게 지원한다.

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Arrays;

import static io.text.TextConst.FILE_NAME;
import static java.nio.charset.StandardCharsets.UTF_8;

public class ReaderWriterMainV2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        String writeString = "ABC";
        System.out.println("writeString = " + writeString);

        //파일에 쓰기
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(FILE_NAME);
        OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos, UTF_8);

        osw.write(writeString);

        osw.close();

        //파일에서 읽기
        FileInputStream fis = new FileInputStream(FILE_NAME);
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis, UTF_8);

        StringBuilder content = new StringBuilder();

        int ch;
        while ((ch = isr.read()) != -1) {
            content.append((char) ch);
        }

        isr.close();

        System.out.println("content = " + content);
    }
}
writeString = ABC
content = ABC

OutputStreamWriter

  • OutputStreamWriter는 문자를 입력 받고, 받은 문자를 인코딩해서 byte[]로 변환한다.

  • OutputStreamWriter는 변환한 byte[]를 전달할 OutputStream과 인코딩 문자 집합에 대한 정보가 필요하다. 따라서 두 정보를 생성자를 통해 전달해야 한다.

InputStreamReader

  • 데이터를 읽을 때는 read()를 제공하는데, 여기서는 문자 하나인 char로 데이터를 받게 된다. 그런데 실제 반환 타입은 int 이므로 char로 캐스팅해서 사용하면 된다.

  • 자바의 char는 파일의 끝인 -1을 표현할 수 없으므로 대신 int를 반환한다.

최상위 부모인 OutputStream의 경우 write()는 byte 단위로 입력하도록 되어있다. 그런데 OutputStreamWriter의 write()는 byte가 아니라 String이나 char를 사용한다. 어떻게 된 것일까?

V3

자바는 byte를 다루는 I/O 클래스와 문자를 다루는 I/O 클래스 둘로 나누어두었다.

byte를 다루는 클래스

img_4.png

문자를 다루는 클래스

img_5.png

  • byte를 다루는 클래스는 OutputStream, InputStream의 자식이다.

    • 부모 클래스의 기본 기능도 byte 단위를 다룬다.

    • 클래스 이름 마지막에 보통 OutputStream, InputStream이 붙어있다.

  • 문자를 다루는 클래스는 Writer, Reader의 자식이다.

    • 부모 클래스의 기본 기능은 String, char 같은 문자를 다룬다.

    • 클래스 이름 마지막에 보통 Writer, Reader가 붙어있다.

V2에서 사용한 OutputStreamWriter는 문자를 다루는 Writer 클래스의 자식이다. OutputStreamWriter는 문자를 받아서 byte로 변경한 다음에 byte를 다루는 OutputStream으로 데이터를 전달한 것이다.

여기서 중요한 점은 모든 데이터는 byte 단위(숫자)로 저장된다는 점이다. 따라서 Writer가 아무리 문자를 다룬다고 해도 문자를 바로 저장할 수는 없다. 이 클래스에 문자를 전달하면 결과적으로 내부에서는 지정된 문자 집합을 사용해서 문자를 byte로 인코딩해서 저장한다.

이번에는 FileWriter와 FileReader를 사용해보자.

import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

import static io.text.TextConst.FILE_NAME;
import static java.nio.charset.StandardCharsets.UTF_8;

public class ReaderWriterMainV3 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        String writeString = "ABC";
        System.out.println("writeString = " + writeString);

        //파일에 쓰기
        FileWriter fw = new FileWriter(FILE_NAME, UTF_8);

        fw.write(writeString);
        fw.close();

        //파일에서 읽기
        StringBuilder content = new StringBuilder();

        FileReader fr = new FileReader(FILE_NAME, UTF_8);

        int ch;
        while ((ch = fr.read()) != -1) {
            content.append((char) ch);
        }

        fr.close();

        System.out.println("content = " + content);
    }
}
writeString = ABC
content = ABC

FileWriter는 내부에서 스스로 FileOutputStream을 하나 생성해서 사용한다.

FileWriter는 내부에서 FileOutputStream을 직접 생성하는 부가 기능만 제공한다.

package java.io;

import java.nio.charset.Charset;

public class FileWriter extends OutputStreamWriter {

    public FileWriter(String fileName) throws IOException {
        super(new FileOutputStream(fileName));
    }

    public FileWriter(String fileName, boolean append) throws IOException {
        super(new FileOutputStream(fileName, append));
    }

    public FileWriter(File file) throws IOException {
        super(new FileOutputStream(file));
    }

    public FileWriter(File file, boolean append) throws IOException {
        super(new FileOutputStream(file, append));
    }

    public FileWriter(FileDescriptor fd) {
        super(new FileOutputStream(fd));
    }
    
    public FileWriter(String fileName, Charset charset) throws IOException {
        super(new FileOutputStream(fileName), charset);
    }

    public FileWriter(String fileName, Charset charset, boolean append) throws IOException {
        super(new FileOutputStream(fileName, append), charset);
    }

    public FileWriter(File file, Charset charset) throws IOException {
        super(new FileOutputStream(file), charset);
    }

    public FileWriter(File file, Charset charset, boolean append) throws IOException {
        super(new FileOutputStream(file, append), charset);
    }
}

  • write(String) 메서드를 사용하면 문자를 파일에 직접 쓸 수 있다.(실제로 그런 것은 아니다.)

  • 이렇게 문자를 쓰면 FileWriter 내부에서는 인코딩 셋을 사용해서 문자를 byte로 변경하고 FileOutputStream을 사용해서 파일에 저장한다.

  • 개발자가 느끼기에는 문자를 직접 파일에 쓰는 것처럼 느껴지지만, 실제로는 내부에서 문자를 byte로 변환한다.

  • FileReader도 FileWriter와 같은 방식으로 작동한다. FileReader는 내부에서 FileInputStream을 생성해서 사용한다.

Writer, Reader 클래스를 사용하면 바이트 변환 없이 문자를 직접 다룰 수 있어서 편리하다. 하지만 잊지 말아야 하는 것은 실제로는 내부에서 바이트로 변환해서 저장하다는 것이다. 모든 데이터는 문자를 직접 저장할 수 없고, 바이트 단위로 다룬다. 그리고 문자를 바이트로 변경하려면 항상 문자 집합(인코딩 셋)이 필요하다. (만약 문자 집합을 생략하면 시스템 기본 문자 집합이 사용된다.)

V4

BufferedOutputStream, BufferedInputStream과 같이 Reader, Writer에도 버퍼 보조 기능을 제공하는 BufferedReader, BufferedWriter 클래스가 있다.

그리고 문자를 다룰 때 한 줄(라인) 단위로 다룰 때가 많은데, BufferedReader는 한 줄 단위로 문자를 읽는 기능도 추가로 제공한다.

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

import static io.text.TextConst.FILE_NAME;
import static java.nio.charset.StandardCharsets.UTF_8;

public class ReaderWriterMainV4 {

    private static final int BUFFER_SIZE = 8192;

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        String writeString = "ABC\n가나다";
        System.out.println("=== writeString ===");
        System.out.println(writeString);

        //파일에 쓰기
        FileWriter fw = new FileWriter(FILE_NAME, UTF_8);
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw, BUFFER_SIZE);

        bw.write(writeString);

        bw.close();

        //파일에서 읽기
        FileReader fr = new FileReader(FILE_NAME, UTF_8);
        BufferedReader br = new BufferedReader(fr, BUFFER_SIZE);

        StringBuilder content = new StringBuilder();

        String line;
        while ((line = br.readLine()) != null) {
            content.append(line).append("\n");
        }

        br.close();

        System.out.println("=== Read String ===");
        System.out.println(content);
    }
}
=== writeString ===
ABC
가나다
=== Read String ===
ABC
가나다

  • br.readLine()

    • 한 줄 단위로 문자를 읽고 String을 반환한다.

    • 파일의 끝(EOF)에 도달하면 null을 반환한다.

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