[Java] 입출력 I/O - 바이트기반의 보조스트림 (1)Filter, Buffered

FilterInputStream과 FilterOutputStream

FilterInputStream과 FilterOutputStream은 InputStream과 OutputStream의 자손이면서 모든 보조스트림의 조상이다. 보조스트림은 자체적으로 입출력을 수행할 수 없기 때문에 기반스트림을 필요로한다. 다음은 FilterInputStream과 FilterOutputStream의 생성자이다.

protected FilterInputStream(InputStream in)
public FilterOutputStream(OutputStream out)

FilterInputStream과 FilterOutputStream의 모든 메서드는 단순히 기반스트림의 메서드를 그래도 호출할 뿐이다. FilterInputStream과 FilterOutputStream 자체로는 아무런 일도 하지 않음을 의미한다. FilterInputStream과 FilterOutputStream은 상속을 통해 원하는 작업을 수행하도록 읽고 쓰는 메서드를 오버라이딩 해야한다.

public class FilterInputStream extends InputStream {
    protected volatile InputStream in;
    protected FilterInputStream(InputStream in) {
        this.in = in;
    }
    public int read() throws IOException {
        return in.read();
    }
    ...
}

 

생성자 FilterInputStream(InputStream in)은 접근 제어자가 protected이기 때문에 FilterInputStream의 인스턴스를 생성해서 사용할 수 없고 상속을 통해서 오버라이딩되어야 한다. FilterInputStream과 FilterOutputStream을 상속받아서 기반 스트림에 보조기능을 추가한 보조스트림 클래스는 다음과 같다.

FilterInputStream의 자손 : BufferedInputStream, DataInputStream, PushbackInputStream 등
FilterOutputStream의 자손 : BufferedOutputStream, DataOutputStream, PrintStream 등

 

BufferedInputStream과 BufferedOutputStream

BufferedInputStream과 BufferedOutputStream은 스트림의 입출력 효율을 높이기 위해 버퍼를 사용하는 보조스트림이다. 한 바이트씩 입출력하는 것 보다는 버퍼(바이트배열)을 이용해서 한 번에 여러 바이트를 입출력하는 것이 빠르기 때문에 대부분의 입출력 작업에 사용된다.

 

생성자	설명
BufferedInputStream(InputStream in, int size)	주어진 InputStream인스턴스를 입력소스(input source)로 하며 지정된 크기(byte단위)의 버퍼를 갖는 BufferedInputStream인스턴스를 생성한다.
BufferedInputStream(InputStream in)	주어진 InputStream인스턴스를 입력소스(input source)로 하며 버퍼의 크기를 지정해주지 않으므로 기본적으로 8192 byte 크기의 버퍼를 갖게 된다.

BufferedInputStream의 버퍼크기는 입력소스로부터 한 번에 가져올 수 있는 데이터의 크기로 지정하면 좋다. 보통 입력소스가 파일인 경우 8192(8K) 정도의 크기로 하는 것이 보통이며, 버퍼의 크기를 변경해가면서 테스트하면 최적의 버퍼크기를 알아낼 수 있다.

프로그램에서 입력소스로부터 데이터를 읽기 위해 처름으로 read 메서드를 호출하면, BufferedInputStream은 입력소스로부터 버퍼 크기만큼의 데이터를 읽어다 자신의 내부 버퍼에 저장한다. 이제 프로그램에서는 BufferedInputStream의 버퍼에 저장된 데이터를 읽으면 되는 것 이다. 외부의 입력소스로부터 읽는 것보다 내부의 버퍼로부터 읽는 것이 훨씬 더 빠르기 때문에 그 만큼 작업 효율이 높아진다.

프로그램에서 버퍼에 저장된 모든 데이터를 다 읽고 그 다음 데이터를 읽기위해 read메서드가 호출되면, BufferedInputStream은 입력소스로부터 다시 버퍼크기 만큼의 데이터를 읽어다 버퍼에 저장해 놓는다. 이와 같은 작업이 계속해서 반복된다.

 

메서드 / 생성자	설명
BufferedOutputStream(OutputStream out, int size)	주어진 OutputStream인스턴스를 출력소스(output source)로 하며 지정된 크기(byte 단위)의 버퍼를 갖는 BufferedOutputStream인스턴스를 생성한다.
BufferedOutputStream(OutputStream out)	주어진 OutputStream인스턴스를 출력소스(output source)로 하며 버퍼의 크기를 지정해주지 않으므로 기본적으로 8192 byte 크기의 버퍼를 갖게 된다.
flush()	버퍼의 모든 내용을 출력소스에 출력한 다음, 버퍼를 비운다.
close()	flush()를 호출해서 버퍼의 모든 내용을 출력소스에 출력하고, BufferedOutputStream인스턴스가 사용하던 모든 자원을 반환한다.

BufferedOutputStream 역시 버퍼를 이용해서 출력소스와 작업을 하게 되는데, 입력소스로부터 데이터를 읽을 때와는 반대로, 프로그램에서 write메서드를 이용한 출력이 BufferedOutputStream 버퍼에 저장된다. 버퍼가 가득 차면, 그 때 버퍼의 모든 내용을 출력소스에 출력한다. 그리고는 버퍼를 비우고 다시 프로그램으로부터의 출력을 저장할 준비를 한다. 

버퍼가 가득 찼을 때만 출력소스에 출력을 하기 때문에, 마지막 출력부분이 출력소스에 쓰이지 못하고 BufferedOutputStream의 버퍼에 남아있는 채로 프로그램이 종료될 수 있다는 점을 주의해야 한다.

그래서 프로그램에서 모든 출력작업을 마친 후 BufferedOutputStream에 close()나 flush()를 호출해서 마지막에 버퍼에 있는 모든 내용이 출력소스에 출력되도록 해야 한다.

import java.io.*;

class BufferedOutputStreamEx1 {
    public static void mani(String[] args) {
        try {
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("123.txt");
            
            // BufferedOutputStream의 버퍼 크기를 5로 한다.
            BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos, 5);
            // 파일 123.txt에 1부터 9까지 출력한다.
            for(int i='1'; i<='9'; i++) {
                bos.write(i);
            }
            fos.close();
        } catch(IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

크기가 5인 BufferedOutputStream을 이용해서 파일 123.txt에 1부터 9까지 출력하는 예제인데 결과를 보면 5까지만 출력된 것을 알 수 있다. 그 이유는 버퍼에 남아있는 데이터가 출력되지 못한 상태로 프로그램이 종료되었기 때문이다.

이 예제에서 fos.close()를 호출해서 스트림을 닫아주기는 했지만, 이렇게 해서는 BuferedOutputStream의 close()의 버퍼에 있는 내용이 출력되지 않는다. bos.close(); 와 같이 해서 BufferedOutputStream의 close()를 호출해 주어야 버퍼에 남아있던 모든 내용이 출력된다. BufferedOutputStream의 close()는 기반스트림인 FileOutputStream의 close(0를 호출하기 때문에 FileOutputStream의 close()는 따로 호출해주지 않아도 된다.

아래의 코드는 BufferedOutputStream의 조상인 FilterOutputStream의 소스코드인데 FilterOutputStream에 정의된 close()는 flush()를 호출한 다음에 기반스트림의 close()를 호출하는 것을 알 수 있다. BufferedOutputStream은 FilterOutputStream의 close()를 오버라이딩 없이 그대로 상속받는다.

 

public class FilterOutputStream extends OutputStream {
    protected OutputStream out;
    public FilterOutputStream(OutputStream out) {
        this.out = out;
    }
    ...
    public void close() throws IOException {
        try {
            flush();
        } catch(IOException ignored) {}
        out.close(); // 기반스트림의 close()를 호출한다.
    }
}

이처럼 보조스트림을 사용한 경우에는 기반스트림의 close()나 flush()를 호출할 필요없이 단순히 보조스트림의 close()를 호출하기만 하면 된다.