자바 I/O 04

Composite pattern

파일과 폴더의 관계는 composite pattern으로 표현된다.
위의 두가지 방법 모두 파일과 폴더의 관계를 나타내는 방법이다.
두번째 도식에서는 공통점을 뽑아내 인터페이스로 표현하였다.
인터페이스 대신 추상클래스도 가능하다.
폴더는 인터페이스를 가지고 있고, 이는 인터페이스(혹은 추상 클래스)의 (구체 클래스)자식들이 폴더에 포함될 수 있다는 의미이다.

출처: https://medium.com/@achillesmoraites/design-pattern-composite-a77e570e9105

Java IO의 decorator pattern은 composite pattern과 유사하다.
Folder는 FileComponent를 가진다.
FileComponent는 인터페이스나 추상클래스이므로 FileComponent는 인스턴스가 될 수 없다.
이를 구현하거나 상속받는 파일이나 폴더가 인스턴스가 될 수 있다. 이 구현하거나 상속받은 파일이나 폴더를 Folder가 가지는 것이다.

예제

public abstract class Node {
    private String name;

    public Node(String name) {
        tihs.name = name;
    }

    public String getName() { return name; }

    public void setName(String name) { this.name = name; }

    public abstract long getSize();
    public abstract boolean isFolder();
}

public class File extends Node {
    private long size;

    public File(String name, long size) {
        super(name);
        this.size = size;
    }

    @Override
    public long getSize() { return this.size; }

    @Override
    public boolean isFolder() { return false; }
}

public class Folder extends Node {
    private List<Node> nodes;

    public Folder(String name) {
        super(name);
        nodes = new ArrayList<>();
    }

    public void add(File file) { nodes.add(file); }

    public void add(Folder folder) { nodes.add(folder); }

    @Override
    public long getSize() {
        long total = 0L;
        for(int i = 0; i < nodes.size(); i++) {
            total = total + nodes.get(i).getSize();
        }
    }
}

Composite Pattern
공통 요소인 Node를 추상클래스/인터페이스로 둠으로써 File과 Folder를 Node로 취급하여 관리할 수 있다.

public class CompositePatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        File f1 = new File("file1", 10L);
        File f2 = new File("file2", 20L);
        File f3 = new File("file3", 30L);

        Folder folder1 = new Folder("folder1");
        Folder folder2 = new Folder("folder2");
        folder1.add(f1);
        folder1.add(folder2);
        folder2.add(f2);
        folder2.add(f3);j

        System.out.println(folder1.getSize()); // 60
    }
}

Decorator pattern

이제 다시 Java IO의 decorator pattern을 살펴보자.
Decorator pattern에서 윗부분은 앞서 살펴 본 decorator pattern과 동일하다.

예제

public abstract class Node {
    private String name;

    public Node(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() { return name; }
    public void setName(String name) { this.name = name; }

    public abstract long getSize();
    public abstract boolean isFolder();
}

public abstract class Shape {
    public abstract void draw();
}

public class Circle extends Shape {
    @Override
    public void draw() { System.out.println("Shape: Circle"); }
}

public class Rectangle extends Shape {
    @Override
    public void draw() { System.out.println("Shape: Rectangle"); }
}

public class ShpaeDecorator extends Shape {
    protected Shape decoreatedShape; // Shape 를 가질 수 있음

    public ShapeDecorator(Shape decoratedShape) { this.decoratedShape = decoratedShape; }

    public void draw() { decoratedShape.draw(); }
}

public class RedShapeDecorator extends ShapeDecorator {
    public RedShapeDecorator(Shape decoratedShape) {
        super(decoratedShape);
    }

    @Override
    public void draw() {
        decoratedShape.draw();
        setRedBorder(decoratedShape);
    }

    private void setRedBorder(Shape decoratedShape) {
        System.out.println("Red ================= Start");
        decoratedShape.draw();
        System.out.println("Red ================= End");
    }
}

public class RedShapeDecorator extends ShapeDecorator {
    public RedShapeDecorator(Shape decoratedShape) {
        super(decoratedShape);
    }

    @Override
    public void draw() {
        decoratedShape.draw();
        setGreenBorder(decoratedShape);
    }

    private void setGreenBorder(Shape decoratedShape) {
        System.out.println("Green ***************** Start");
        decoratedShape.draw();
        System.out.println("Green ***************** End");
    }
}

public class DecoratorPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Circle circle = new Circle();

        RedShapeDecorator redShapeDecorator = new RedShapeDecorator(circle);
        redShapeDecorator.draw();
        
        GreenShapeDecorator greenShapeDecorator = new GreenShapeDecorator(redShapeDecorator);
        greenShapeDecorator.draw();

        Shape shape = new GreenShapeDecorator(new RedShapeDecorator(new Rectangular()));
        shape.draw();

        // Java IO에 적용해보자.
        InputStream in = new DataInputStream(new FileInputStream("a.txt"));
    }
}

Shape => InputStream (추상 클래스)
Rectangle => FileInputStream
RedShapeDecorator => DataInputStream
재강조: 주인공과 장식을 구분할 수 있어야 한다.
따라서 Java IO API를 읽어보아야 한다.
연습을 통해 익숙해진다.

예제

BufferedReader

키보드로부터 한 줄 씩 읽는 프로그램

public class IOExam01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        String line = br.readLine();
        System.out.println(line);
        br.close();
    }
}

키보드로부터 한 줄 씩 입력받는다.
BufferedReader의 readLine()을 이용하여 한 줄 씩 입력받을 수 있다.
BufferedReader는 장식 역할: Reader를 인자로 받는다.
키보드: System.in: 주인공 역할, InputStream

DataInputStream, DataOutputStream

문제, 이름, 국어/영어/수학 점수를 파일에 저장하시오.
파일은 tmp/score.dat

public class IOExam02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String name = "kim";
        int kor = 90;
        int eng = 50;
        int math = 70;
        double total = kor + eng + math;
        double avg = total / 3.0;

        DataOutputStream out = new DataOutputStream(new FileOutputStream("tmp/score.dat"));
        out.writeUTF(name);
        out.writeInt(kor);
        out.writeInt(eng);
        out.writeInt(math);
        out.writeDouble(total);
        out.writeDouble(avg);
        out.close();
    }
}

파일에서 다양한 정보 읽어오기

public class IOExam03 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DataInputStream in = new DataInputStream(new FileInputStream("tmp/score.dat"));
        String name = in.readUTF();
        int kor = in.readInt();
        int eng = in.readInt();
        int math = in.readInt();
        double total = in.readDouble();
        double avg = in.readDouble();
        in.close();

        System.out.println(name);
        System.out.println(kor);
        System.out.println(eng);
        System.out.println(math);
        System.out.println(total);
        System.out.println(avg);
    }
}

순서대로 읽어온다!
메서드 추출을 통해 in 으로 정해진 파일 포멧을 읽어오도록 만들 수 있다.

public class IOExam03 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DataInputStream in = new DataInputStream(new FileInputStream("tmp/score.dat"));

        printStudent(in);
        printStudent(in);

        in.close();
    }

    private static void printStudent(DataInpuStream in) throws IOException {
        String name = in.readUTF();
        int kor = in.readInt();
        int eng = in.readInt();
        int math = in.readInt();
        double total = in.readDouble();
        double avg = in.readDouble();

        System.out.println(name);
        System.out.println(kor);
        System.out.println(eng);
        System.out.println(math);
        System.out.println(total);
        System.out.println(avg);
    }
}

ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream

byte[]에 데이터 읽고 쓰기

public class IOExam04 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int data1 = 1;
        int data2 = 2;

        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
        out.write(data1); // data1의 마지막 한 바이트만 저장한다.
        out.write(data2);
        out.close();

        byte[] array = out.toByteArray();
        System.out.println(array.length);
        System.out.println(array[0]);
        System.out.println(array[1]);
    }
}

ByteArrayOutputStream이 내부적으로 메모리를 가지고 있음.
write후 close를 하게 되면 ByteArrayOutputStream에 데이터가 차곡차곡 저장된다.
toByteArray(): 저장한 바이트를 가져올 수 있다.

public class IOExam05 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        byte[] array = new byte[2];
        array[0] = (byte)1;
        array[1] = (byte)2;

        ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(array); // byte array 를 받는다.
        int read1 = in.read(); // 1바이트를 읽어 리턴
        int read2 = in.read();
        int read3 = in.read(); // -1

        in.close();

        System.out.prinlnt(read1);
        System.out.prinlnt(read2);
        System.out.prinlnt(read3);
    }
}

실제 사용해보기 전까지는 활용하기는 어려울 수 있음.
그러나 알아두면 필요할 때 사용할 수 있을 것.

CharArrayReader, CharArrayWriter

char[]에 데이터 읽고 쓰기

StringReader, StringWriter

문자열 읽고 쓰기

public class IOExam06 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    StringWriter out = new StringWriter();
    out.write("hello");
    out.wirte("world");
    out.write("!!!");
    out.close();

    String str = out.toString();
    System.out.println(str);
    }
}

앞선 예시처럼 생성자에 아무것도 없는 경우는 메모리에 쓰는 것으로 이해하면 될 것 같다.

public class IOExam07 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    StringReader in = new StringReader("HelloWorld!!!");

    int ch = -1;
    while((ch = in.read()) != -1) {
        System.out.println((char)ch); // <-
    }
    in.close();

    }
}

마지막 두 바이트만 글자일 것이므로 형변환 해주어야 한다.

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