왜 스트림을 알아야 하는가

지금까지 다룬 프로그램은 실행되는 동안에만 데이터를 메모리에 들고 있다가, 프로그램이 종료되면 그 데이터가 모두 사라졌다. 하지만 실제 프로그램은 사용자의 입력을 받고, 화면에 결과를 보여주고, 파일이나 네트워크에 데이터를 저장해야 한다. Java는 이런 입력(input, 프로그램 밖에서 안으로 데이터가 들어오는 것)과 출력(output, 프로그램 안에서 밖으로 데이터가 나가는 것)을 모두 하나의 공통된 추상 개념인 스트림(stream)으로 다룬다. 이 편에서는 스트림이 무엇인지, 그리고 자바가 왜 바이트 스트림과 문자 스트림을 나누어 두 갈래의 클래스 계층을 제공하는지, 마지막으로 입출력 도중 발생하는 예외를 13편에서 배운 예외 처리 문법과 어떻게 연결하는지를 정리한다.

스트림이란 무엇인가

쉽게 말하면: 스트림은 데이터가 한쪽 방향으로 순서대로 흘러가는 통로다. 수도관을 생각하면 된다 — 물이 어디서 오는지(파일, 키보드, 네트워크)는 관을 쓰는 입장에서 몰라도 되고, 관에 달린 꼭지(메서드)로 물을 받거나 흘려보내기만 하면 된다.

스트림(stream)이란 데이터의 근원(파일, 키보드, 네트워크 등)이 무엇이든 관계없이, 데이터를 순서대로 읽거나 쓸 수 있게 통일된 방식을 제공하는 추상 개념이다. Java는 java.io 패키지에 스트림을 다루는 클래스들을 제공하며, 이 클래스들의 최상위에는 다음 네 개의 추상 클래스가 있다.

이 네 클래스는 모두 추상 클래스(abstract class, 10편에서 다룬 개념 — 직접 객체를 만들 수 없고 상속받아 구체적인 기능을 완성해야 하는 클래스)다. 실제 코드에서는 FileInputStream, FileReader처럼 이 추상 클래스를 상속한 구체 클래스(concrete class)의 객체를 만들어 사용한다. 이런 구조 덕분에, 프로그램을 작성하는 쪽에서는 데이터가 파일에서 오는지 네트워크에서 오는지 신경 쓰지 않고, InputStream이나 Reader 타입의 참조 변수 하나로 여러 종류의 입력 장치를 다형적으로(09편에서 배운 다형성) 다룰 수 있다.

바이트 스트림과 문자 스트림

쉽게 말하면: 바이트 스트림은 그림 파일처럼 “그냥 숫자 덩어리”를 다룰 때 쓰고, 문자 스트림은 텍스트처럼 “사람이 읽는 글자”를 다룰 때 쓴다.

목차 표에서 이 편의 핵심 개념으로 지정된 바이트 스트림(byte stream)과 문자 스트림(character stream)의 차이는 독학사 시험에서 “어떤 클래스를 언제 쓰는가”를 묻는 형태로 자주 나온다.

• 바이트 스트림: InputStream/OutputStream 계열. 데이터를 1바이트(8비트) 단위의 원시 값으로 다룬다. 이미지, 동영상, 실행 파일처럼 텍스트가 아닌 이진 데이터(binary data)를 다룰 때 사용한다. 대표적으로 FileInputStream, FileOutputStream이 있다.
• 문자 스트림: Reader/Writer 계열. 데이터를 사람이 읽는 문자 단위로 다루며, 내부적으로 문자 인코딩(character encoding, 문자를 바이트로 바꾸는 규칙, 예: UTF-8)에 따라 바이트와 문자를 자동으로 변환한다. 텍스트 파일을 다룰 때 이 계열을 쓰면 인코딩 처리를 직접 신경 쓸 필요가 줄어든다. 대표적으로 FileReader, FileWriter가 있다.

파일에 문자열 쓰고 읽기

import java.io.FileWriter;
import java.io.FileReader;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
 
public class FileTextDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String 파일이름 = "점수.txt";
 
        try (FileWriter writer = new FileWriter(파일이름)) {
            writer.write("김민준 90\n");
            writer.write("이서연 85\n");
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("쓰기 실패: " + e.getMessage());
        }
 
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(파일이름))) {
            String 한줄;
            while ((한줄 = reader.readLine()) != null) {
                System.out.println("읽은 줄: " + 한줄);
            }
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("읽기 실패: " + e.getMessage());
        }
    }
}

읽은 줄: 김민준 90
읽은 줄: 이서연 85

한 줄씩 실행 추적

readLine()이 파일 끝에서 null을 반환하는 규칙을 반복문 조건으로 삼는 패턴은 자바 텍스트 파일 읽기의 표준 관용구다. C의 fscanf 반환값 검사(02단계 C프로그래밍 과목에서 다룬 방식)와 원리는 같지만, 여기서는 “더 읽을 데이터가 없다”는 신호가 정수가 아니라 참조 타입의 null이라는 차이가 있다.

보조 스트림: 왜 BufferedReader로 감싸는가

앞의 예제에서 FileReader를 바로 쓰지 않고 BufferedReader로 한 번 더 감쌌다. BufferedReader는 보조 스트림(wrapper stream) 역할을 하는 클래스로, 내부에 버퍼(buffer, 디스크를 매번 오가지 않도록 데이터를 모아두는 메모리 공간)를 두어 한 글자씩 디스크에 접근하는 대신 한 번에 큰 덩어리를 읽어와 성능을 높이고, 그 대가로 readLine()처럼 한 줄 단위로 읽는 편리한 메서드를 추가로 제공한다. 이렇게 다른 스트림 객체를 생성자 인자로 받아서 감싸는 구조를 데코레이터(decorator, 감싸는 대상에 새로운 기능을 덧붙이는 설계) 방식이라고 부르며, BufferedWriter, BufferedInputStream, BufferedOutputStream도 같은 방식으로 동작한다.

예외와 I/O의 연결: IOException과 try-with-resources

Java의 입출력 메서드들은 파일이 없거나, 디스크가 가득 찼거나, 권한이 없는 등 다양한 이유로 실패할 수 있다. 이런 상황을 알리기 위해 java.io 패키지의 대부분의 메서드는 **IOException**을 던지도록 선언되어 있다. IOException은 13편에서 다룬 검사 예외(checked exception)이므로, 이를 던질 수 있는 메서드를 호출하는 코드는 반드시 try-catch로 처리하거나 throws로 위임해야 컴파일이 된다.

앞의 예제에서 쓴 try (FileWriter writer = new FileWriter(파일이름)) { ... } 형태는 try-with-resources 구문이다. 이 구문은 try 괄호 안에서 선언한 자원을, try 블록이 정상적으로 끝나든 예외로 끝나든 자동으로 close()를 호출해 닫아 준다. 이 구문을 쓰려면 자원이 되는 클래스가 AutoCloseable 인터페이스(11편에서 배운 인터페이스의 실제 사용 예)를 구현하고 있어야 하며, FileWriter, FileReader, BufferedReader 등 java.io의 스트림 클래스는 모두 이 인터페이스를 구현하고 있다.

FileReader fr = null;
try {
    fr = new FileReader("데이터.txt");
    // 파일 처리
} catch (IOException e) {
    System.out.println("오류: " + e.getMessage());
} finally {
    if (fr != null) {
        try {
            fr.close();
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("닫기 실패: " + e.getMessage());
        }
    }
}

위 코드는 try-with-resources가 자바 7 이전에 존재하지 않았을 때 자원을 정리하던 전통적인 방식이다. finally 블록 안에서 close()를 호출해야 하고, close() 자체도 IOException을 던질 수 있어 그 안에서 또 try-catch가 필요해 코드가 길고 중첩된다. try-with-resources는 이 반복적인 자원 해제 코드를 자동화해 준다는 점에서, 독학사 시험에서 “왜 try-with-resources를 쓰는가”라는 취지를 묻는 문제의 핵심 포인트가 된다.

자주 틀리는 점

• 텍스트를 다뤄야 하는데 바이트 스트림(FileInputStream)을 그대로 써서 인코딩 문제를 스스로 만드는 경우가 있다.
• BufferedReader처럼 감싸는 보조 스트림을 쓰지 않고 FileReader의 기본 read()(문자 하나씩 읽기)만 반복 호출해, 코드가 비효율적이면서도 readLine() 같은 편의 기능을 놓치는 경우가 있다.
• try-with-resources가 예외 처리 자체를 없애준다고 착각해 catch를 빠뜨리면 컴파일 오류가 난다.
• 자원을 여러 개 열었을 때 전통적인 finally 방식에서 close() 호출 순서와 각각의 예외 처리를 빠뜨리는 경우가 있다 — try-with-resources는 세미콜론으로 자원을 나열하면 선언의 역순으로 자동으로 닫아 준다.

핵심 정리

• 스트림은 데이터의 근원과 무관하게 입출력을 통일된 방식으로 다루는 추상 개념이며, InputStream/OutputStream(바이트)과 Reader/Writer(문자)로 나뉜다.
• 바이트 스트림은 이진 데이터, 문자 스트림은 텍스트 데이터에 쓰며, 문자 스트림은 인코딩 변환을 대신 처리해 준다.
• BufferedReader 같은 보조 스트림은 다른 스트림을 생성자 인자로 감싸 버퍼링과 편의 메서드를 추가하는 데코레이터 구조다.
• java.io의 입출력 메서드는 대부분 검사 예외인 IOException을 던지므로 try-catch나 throws가 필요하다.
• try-with-resources는 자원을 자동으로 닫아 주지만, 예외 처리 자체를 없애 주지는 않는다.

마무리 복습

참고 자료

• Oracle Java Tutorials - Basic I/O: https://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/io/index.html 
• Oracle Java Tutorials - Learning the Java Language: https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/index.html