Stream과 Buffer

Jan 08, 2024

예시

System.in : 자바가 만들어놓음


package ex15;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class StreamEx01 {
    public static void main(String[] args) {
        InputStream input = System.in; // 키보드로부터 입력받음 = Input
        try {
            int value = input.read();
            System.out.println("받은 값 : " + value);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

컴퓨터 : 3가지 계층으로 나눔

Application > OS > HardWare

Application = 코드 : 프로그램 > 실행 : 프로세스

인간의 영역 → 인간이 이해하기 쉬운 Byte로 전송

Application 기준으로 Input, Output 구분

ex) Application 이 모니터로 Output = 출력

메모리에 데이터를 넣는 것 = 변수에 데이터를 넣는 것

Stream : Byte들의 연속적인 흐름

하나의 방향만 가능함 → 입력 Stream과 출력 Stream이 각각 필요함

💡

Stream이 없으면 OS로 데이터 전송이 안됨

Character Stream : 문자 단위로 입출력

유니코드로 저장된 정보를 처리할 때 사용

Reader(입력) / Writer(출력)

ByteStream : 끝이 없는 Byte저장 공간

Byte의 흐름

1Byte 씩 전송되는 8bit 단위로 입출력을 수행

InputStream(입력) / OutputStream(출력)

유니코드로 저장된 정보를 처리할 때 불편함

임시로 만들어진 파일에 데이터가 들어옴

파일 : Application 과 OS의 매개체 역할을 하는 임시로 만들어진 파일

소켓 : 외부 세상에 데이터를 전송할 때

전송된 데이터는 누적되지 않고 OS가 소비할 때 지워짐

소비를 못하면 wait 걸림 → 출력이 밀려서 데이터가 쌓이고 결국 소멸됨

ex) 공급자가 데이터를 공급할 때 1초에 1개씩 전송할 때

1초에 1개씩 소비가 가능하면 상관없음

서로 같은 모니터를 공유해서 쓰기에 1초 만에 소비가 안되고

연속적으로 데이터가 와도 바빠서 6초 만에 소비할 수 있음

그럼 소멸될 수 있음

ex)

ByteStream이라서 1Byte씩 읽고 버려진 것

동시에 두 개가 내려와도 os가 한 개만 소비할 수 있음

⇒ Buffer = 보조 Stream이 필요함

Buffer에 저장해야 소멸 안되고 꺼내 쓸 수 있음

Buffer가 필요할 때 : 공급이 소비보다 많을 때 필요함

버퍼링 : 소비가 공급보다 빠를 때, 소비가 공급보다 느릴 때 발생

Buffer의 특징 : 쓰기, 읽기

한 번 사용되고 난 후에는 다시 사용되지 않음

BufferWriter : Output Stream = Output Buffer

보조 Byte가 몇 개인지는 개발자가 설정할 수 있음

데이터가 전송되는 과정

프로토콜 : 보조 Stream의 크기만큼 다 소비함

Buffer가 다 차지 않으면 소비하지 않음

flush : 다 차지 않았을 때 강제로 흘려보내는 것

전체 물길을 다 열어주는 것

통신의 기본 / 데이터 전송의 기본

보조 Stream이 Buffer가 되면 특이하게 작동함

통신할 때 사이즈를 고정해 놓으면 안됨

보조 스트림이 버퍼링을 제공하면 작업은 버퍼에 먼저 쓰이고, 일정한 양이 쌓이거나 특정 조건이 충족되면 실제 입출력 스트림으로 데이터가 전송

개발자 입장에서는 Buffer에 데이터를 담아서 다 전송하면 끝

프로세스마다 보조 thread가 만들어져서 실행이 됨

OS도 해당 Application 에 보조 Stream을 가지고 있음

BufferedReader : Input Buffer

ByteStream이 아님!!

데이터의 입출력 및 Stream 처리

Application 계층

특정 목적을 위해 데이터를 생성하거나 처리 > 다른 시스템 컴포넌트와 공유

OS 계층

Application와 Hardware의 인터페이스 역할

시스템 자원을 관리

여러 Application간의 충돌을 방지하고 효율적인 자원 할당

데이터 입출력과 스트림 처리

OS 가 Hardware 와의 통신을 중개, 입출력 장치를 관리

파일 시스템, 네트워크 프로토콜, 디바이스 드라이버 등

Hardware 계층

컴퓨터의 물리적인 부분을 의미

CPU, 메모리, 입출력 장치, 버스 등

데이터가 Hardware 로 흐를 때, 버스를 통해 데이터가 전송

CPU 명령어에 따라 데이터를 처리, 주변 장치와 통신

파일에 데이터 쓰기 과정

Application 계층

파일에 데이터를 쓰기 위해 파일에 대한 입출력 스트림을 생성

OS 를 통해 파일과 관련된 입출력 장치와 연결

OS 계층

Application 의 요청을 받아 파일 시스템을 통해 파일에 대한 접근을 허용

해당 입출력 장치와의 통신을 관리

데이터는 버퍼에 일시적으로 저장되어 효율적인 입출력을 지원

파일 시스템을 통해 데이터를 저장할 위치를 결정합니다.

Hardware 계층

버스를 통해 데이터를 주고받음

실제로 데이터를 저장할 디스크 등의 입출력 장치와 통신

CPU는 입출력 명령을 수행

메모리에 있는 데이터를 버스를 통해 입출력 장치로 전송하거나 그 반대로 이루어짐

Client-Server 소켓 통신

Application 계층

클라이언트 애플리케이션

사용자가 작성한 소프트웨어

서버에 연결하기 위해 소켓을 생성하고 서버에 데이터를 전송하는 역할

서버 애플리케이션

클라이언트로부터의 연결을 기다림

연결이 수립되면 해당 클라이언트와 데이터를 주고받는 역할

OS 계층

클라이언트 OS

클라이언트 애플리케이션이 요청한 소켓을 생성

서버의 IP 주소 및 포트에 연결

소켓을 통한 데이터 전송을 지원

데이터가 TCP/IP 프로토콜을 통해 전송

서버 OS

서버 애플리케이션이 클라이언트의 연결을 받아들임

해당 클라이언트와의 소켓 통신을 위한 리소스를 할당

소켓을 통한 데이터 전송을 관리

데이터가 TCP/IP 프로토콜을 통해 전송

Hardware 계층

클라이언트 하드웨어

클라이언트 애플리케이션이 동작하는 컴퓨터의 하드웨어는 소켓을 생성

네트워크 인터페이스를 통해 데이터를 전송

서버 하드웨어

서버 애플리케이션의 서버 컴퓨터는 클라이언트로부터의 연결을 받아들임

네트워크 인터페이스를 통해 클라이언트와의 데이터를 주고받음

package ex15; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; public class StreamEx01 { public static void main(String[] args) { InputStream input = System.in; // 키보드로부터 입력받음 = Input try { int value = input.read(); System.out.println("받은 값 : " + value); } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } } }