(미완) 8/26 자바(Java) 자바 입력의 전체적 개요, 채팅 프로그램 만들기

AWS 클라우드환경 네이티브 수업 70일차

 

 

 

진행

1. 채팅 프로그램 만들기

 

 

 

 

 

요약

1. 자바 입력의 전체적 개요

   ( Stream, System.in, InputStreamReader, Scanner(System.in), BufferedReader )

2. BufferedReader 클래스

3. 채팅 프로그램 만들기

 

 

 

 

 

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자바 입력의 전체적 개요

 

- 자바는 문자열을 메모리 상에서 UTF-16으로 인코딩하여 처리.

- 문자열 송/수신을 위해 직렬화가 필요할 때에는 변형된 UTF-8 을 사용.

- 문자열을 입출력 할 때는 운영체제 기본 인코딩값,

  또는 사용자가 지정한 인코딩 값(file encoding)으로 문자열을 인코딩.

  (메모리 상에서 처리되는 것과는 다름.)

- 1 ~ 127 까지는 아스키 코드 값과 유니코드(UTF-8, UTF-16 등 ), MS계열 코드(CP949, MS949 등 ) 의 값이 같다.

 

위의 항목 3가지를 쉽게 표시하면 아래와 같다.

입력(UTF-8) -> 송수신(modified UTF-8) -> 자바 메모리 (UTF-16) -> 송수신(modified UTF-8) -> 출력(UTF-8)

 

마지막 4번째 항목의 말은

해당 값과 아스키 코드 값이 10진수로 1~127 번까지는 대응되는 문자가 같다. 라는 말이다.

char -> int 로 값을 반환할 때 나오는 값도 아스키 코드 값이 아니라

정확히는 파일 인코딩 형식의 10진수 값이 나온다.

(127 번째 문자까지는 대응되는 문자들이 같기 떄문에 아스키코드값이라도 말해도 무방한 것.)

 

 

 

 

 

UTF-8 과 UTF-16 의 구성 방식의 차이

 

UTF-8 : 영어의 경우 1Byte, 한글의 경우 3Byte 를 사용

UTF-16 : 거의 모든 문자가 2Byte 로 구성

 

 

 

 

 

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1. Stream

 

 

 

A에서 B로의 데이터의 흐름 자체를 말한다.

데이터 고속도로 같은 것이랄까. 

고로 한 방향으로 밖에 이동이 안된다.

 

이 방향이 입력이 되면 InputStream

출력이 되면 OutputStream

이 된다.

 

Stream은 모두 바이트 단위로 데이터를 전송한다.

 

 

 

 

 

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2. System.in

 

 

 

System 클래스의 in 이라는 변수는 사실 InputStream의 Static 변수다.

 

따라서 InputStream 타입으로 변수 a를 선언 후에 System.in을 넣을 수 있다는 말이다.

InputStream.read()는 1byte단위로만 읽는다.

그래서 a를 읽으면 1byte의 인코딩 형식의 10진수 값 (위에서 말했듯)으로 결과가 나온다.

 

 

 

위와 똑같은 내용으로 짰고

1을 입력한 후 49라는 결과를 받은

아래의 예를 보자.

 

package LectureExam;

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

public class exercise1 {

	public static void main(String[] args) throws IOException {
				
		InputStream inputstream = System.in;
		int a = inputstream.read();
		System.out.println(a);
			
	}
}



결과
1
49

 

 

 

 

 

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3. InputStreamReader

 

 

 

InputStreamReader와 InputStream의 차이를 알아보자면

 

InputStream는

- 1byte 씩 밖에 읽지 못한다.

 - int 형으로 10진수의 UTF-16 값으로 저장된다.

 

 

 

그럼 저 단점을 보완하기 위해 개발된 녀석일 것이다.

특징은 아래와 같다.

- 바이트 단위 데이터를 문자(character) 단위 데이터로 처리할 수 있도록 변환해준다.

- char 배열로 데이터를 받을 수 있다.

 

 

 

 

 

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4. Scanner(System.in)

 

 

 

아래는 Scanner의 클래스다.

 

 

 

 

Scanner 의 클래스를 보면 수많은 메소드가 오버로딩이 되어있다.

그리고 우리가 자주 쓰는 Scanner(System.in)는

 

public Scanner(InputStream source) {
	this(new InputStreamReader(source), WHITESPACE_PATTERN);
}

 

여기에 해당한다.

자 익숙한 친구가 보인다. 

InputStreamReader 이 친구가 Scanner의 주요 변환계인 것이다.

 

 

 

이후 더 파고 들어가면 Scanner는 뭘 검사하는 게 많다...

그래서 느리고 무겁다. 하지만 형변환을 함에 있어 안정성은 굉장히 높다.

 

 

 

고로, Scanner의 메카니즘은 다음과 같다.

 

InputStream 로 입력 (int 타입)

=> InputStreamReader을 통해 편하게 데이터 처리 (char 타입)

=> 입력문자는 입력 메소드( next(), nextInt() 등)  타입에 맞게 정규식을 검사

=> 정규식 문자열을 Pattern.compile() 메소드로 Pattern 타입으로 변환

=> Pattern 타입을 String으로 변환

=> String 을 입력 메소드의 타입에 맞게 반환 ( nextInt() - Integer.parseInt()  등 )

 

 

 

 

 

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5. BufferedReader

 

 

 

아래는 BufferedReader를 사용할 때 보통 쓰는 형식의 구문이다.

 

BufferedReader aaa = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

 

System.in => byte로만 받을 수 있는 InputStream 을

InputStreamReader => char로 받을 수 있게 하고

BufferedReader로 받는다.

 

 

그렇다.

BufferedReader는

Buffer에 문자열을 한꺼번에 담은 다음 한번에 보내버린다.

String과 다름없이 처리한다는 말.

게다가 딱히 검사하는 식도 없다.

 

 

 

Buffer를 활용하고

검사식이 없으니

Scanner 보다 압도적으로 빠르다.

 

 

 

 

 

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BufferedReader (버퍼를 이용한 입력)란?

 

(7/22 Scanner 클래스와 비교하면서 볼 것)

 

 

 

- 이름처럼 버퍼를 이용해서 작업을 하는 클래스

- 띄어쓰기와 엔터를 경계로 입력값을 인식받는 Scanner와는 다르게

  엔터만 경계로 인식하고 받는 데이터도 String으로 고정되기 때문에 데이터를 따로 가공을 해야한다는 불편함이 있다.

  하지만 Scanner보다 훨씬 빠르다.

- 많은 데이터를 입력받아야하는 상황에서 좋다.

- 사용법은 Scanner와 동일하다.

 

 

 

 

 

BufferedReader 메소드 종류

 

Type	Method	설명
void	close()	InputStream을 닫고 사용하던 자원들을 푼다
void	mark( int, readAheadLimit )	Stream의 현재 위치를 마킹
boolean	markSupported()	Stream이 mark를 지원하는 지 true / false로 알려줌.
int	read()	한 글자만 char로 읽어서 정수형으로 변환한다. ex) 5를 읽으면 '5'을 읽어서 int로 변환한 53을 반환한다. => 아스키값을 가져온다는 말
int	read( char a, int b, int c )	a를 b위치부터 c정도의 길이만큼 문자를 스트림으로부터 읽어온다.
String	readLine()	한 줄로 읽고 String으로 반환한다.
boolean	ready()	InputStream이 준비 되었는지 확인. 1이라면 준비완료.
void	reset()	마킹이 있으면 해당 위치부터 시작. 그게 아니면 처음부터 시작.
long	skip( long n )	n개의 문자를 건너 뛴다.

 

 

 

 

 

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채팅 프로그램 만들기

 

 

 

1. 기본적인 채팅 프로그램의 메카니즘

 

 

 

서버단

- 서버는 어떤 포트 번호 통신이 발생하는지 나타내는 ServerSocket 객체 생성

- 서버는 ServerSocket 클래스의 accept()를 호출 => 클라이언트가 지정된 포트의 서버에 연결할 때까지 대기
- 서버 측에서 accept()는 클라이언트 소켓에 연결된 서버의 새 소켓에 대한 참조를 반환

 

클라이언트
- 클라이언트는 연결할 서버 이름과 포트 번호를 지정해서 Socket 객체를 인스턴스화
- Socket 클래스의 생성자는 클라이언트를 지정된 서버 및 포트 번호에 연결하려고 시도한다. 통신이 설정되면 클라이언트는 서버와 통신할 수 있는 Socket 객체를 갖게 된다

연결이 설정되면 I/O 스트림을 사용해 통신할 수 있다. 각 소켓에는 OutputStream과 InputStream이 모두 있다.

클라이언트의 OutputStream은 서버의 InputStream에 연결되고, 클라이언트의 InputStream은 서버의 OutputStream에 연결. TCP는 양방향 통신 프로토콜이므로 두 스트림을 통해 동시에 데이터를 보낼 수 있다.

 

 

 

 

 

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2. 코드 및 설명

 

 

 

서버단 코드

 

package Network;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Vector;



//-------------------------------------------------------------------------
//Main Class
//-------------------------------------------------------------------------
public class MultichatServer {

	public static void main(String[] args) {
		// 서버에서 받을 서버 소켓과
		// 각 클라이언트가 들어올 소켓을 만든다.
		ServerSocket	server = null;
		Socket			socket = null;
		
		// 각 클라이언트와 연결된 소켓들을 배열처럼 저장할 벡터 객체를 생성
		Vector<Socket> vec = new Vector<Socket>();
		
		try {
			// port를 7000으로 임의설정해서 서버를 생성
			server = new ServerSocket(7000);
			
			while(true) {
				System.out.println("접속 대기 중....");
				// 클라이언트가 연결 요청하기 전까지 블로킹(스레드가 대기 상태)
				// 이 같은 이유로 보통 UI를 생성하는 스레드나, 이벤트를 처리하는 스레드에서
				// accept()를 호출하지 않아야 함.
				socket = server.accept();
				
				// 클라이언트와 연결된 소켓을 벡터에 담는다.
				vec.add(socket);
				// 쓰레드를 생성해서 연결된 클라이언트와 통신하도록 한다.
				new EchoThread(socket, vec).start();
			}
			// 입출력 시 뭔가 잘못되었을 때 예외처리~
		} catch (IOException ie) {
			System.out.println(ie.getMessage());
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
} // End - public class Lecture



//----------------------------------------------------------------------
// 클라이언트로 부터 전송된 전송된 문자열을 받아서
// 다른 클라이언트들에게 문자열을 보내주는 쓰레드
//----------------------------------------------------------------------
class EchoThread extends Thread {
	
	Socket	socket;
	Vector<Socket> vec;
	
	//------------------------------------------------------------------
	// 생성자를 통해서 접속한 클라이언트의 정보를 받는다.
	//------------------------------------------------------------------
	public EchoThread(Socket socket, Vector<Socket> vec) {
		this.socket	= socket;
		this.vec	= vec;
	}
	
	//------------------------------------------------------------------
	// run()
	//------------------------------------------------------------------
	public void run() {
		BufferedReader br = null;
		
		try {
			// 자바 입력의 전체적 개요 참고.
			// 클라이언트한테 입력받는 문자열을 br에 담겠다~~
			br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
			String	str	= null;
			
			while(true) {
				// 입력받은 문자열을 읽어와서 담는다.
				str	= br.readLine();
				
				// 상대가 접속을 끊으면 break;
				// 근데 여기서는 대화가 null일 때 break; 인데 왜지?
				if(str == null) {
					// 접속이 끊어진 클라이언트를 벡터에서 제거한다.
					vec.remove(socket);
					break;
				}
				
				// 연결된 소켓들을 통해서 다른 클라이언트들에게 문자열을 보내준다.
				sendMsg(str);
			}
		} catch (IOException ie) {
			System.out.println(ie.getMessage());
		} finally {
			try {
				// 열려있는 자원을 닫는다.
				if(br		!= null)	br.close();
				if(socket	!= null)	socket.close();
			} catch (IOException ie) {
				System.out.println(ie.getMessage());
			}
		}
	} // End - public void run()

	//--------------------------------------------------------------------
	// 클라이언트로 부터 전송받은 문자열을 다른 클라이언트들에게 전송하는 메서드
	//--------------------------------------------------------------------
	public void sendMsg(String str) {
		
		try {
			for(Socket socket:vec) {
				// for문을 돌되 문자열을 보낸 클라이언트인 경우를 제외하고
				// 나머지 socket들에게만 문자열을 보낸다.
				if(socket != this.socket) {	// 현재 쓰레드와 접속된 소켓이 아닌 경우들
					PrintWriter pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
					pw.println(str);
					pw.flush();
					// 단, 여기서 구한 소켓들은 접속한 클라이언트가 아니라 ,
					// 남의 것들이기 때문에 여기서 소켓을 닫으면 안된다.
				}
			}
		} catch (IOException ie) {
			System.out.println(ie.getMessage());
		}
	} // End - public void sendMsg(String str)
	
} // End - class EchoThread extends Thread

 

 

 

 

package Network;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

//-------------------------------------------------------------------------
// 키보드로 입력한 문자열을 서버로 전송하는 클래스
//-------------------------------------------------------------------------
class WriteClass{
	Socket socket;
	ClientFrame cf;
	String str;
	String id;
	
	// 생성자
	public WriteClass(ClientFrame cf) {
		this.cf	= cf;
		this.socket	= cf.socket;
	}

	// 입력한 메세지를 전송하는 메소드
	public void sendMsg() {
		// 키보드로부터 읽어오기 위한 스트림 객체를 생성한다.
		BufferedReader br	=	new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		PrintWriter	pw	=	null;
		
		try {
			// 서버로 문자열을 전송하기 위한 스트림객체를 생성한다.
			pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
			
			// 전송할 첫번째 데이터는 id.
			// 상대방에게 id와 함께 나의 ip주소를 전송한다.
			if(cf.isFirst == true) {
				InetAddress iaddr	=	socket.getLocalAddress();
				String	ip	=	iaddr.getHostAddress();
				getId();
				
				str = "[" + id + "] 님 로그인 (" + ip + ")";
			} else {
				// 아이디 + 입력한 내용
				str = "[" + id + "]" + cf.txtF.getText(); 
			}
			
			// 문자열을 서버로 보낸다.
			pw.println(str);
			
		} catch(IOException ie) {
			System.out.println(ie.getMessage());
		} finally {
			try {
				// 끝나고 나면 BufferedReader을 닫아주는 게 좋다.
				if(br	!= null)	br.close();
			} catch (IOException ie) {
				System.out.println(ie.getMessage());
			}
		}
	} // End - public void sendMsg()
	
	// (로그인 시 적은)id를 가져오는 메소드
	public void getId() {
		id	= Id.getId();
	}
	
} 

//-------------------------------------------------------------------------
// 서버가 보내온 문자열을 전송받는 스레드
//-------------------------------------------------------------------------
class ReadThread extends Thread {
	Socket socket;
	ClientFrame cf;
	
	// 생성자
	public ReadThread(Socket socket, ClientFrame cf) {
		this.cf	=	cf;
		this.socket	=	socket;
	}
	
	// run()
	public void run() {
		BufferedReader	br	=	null;
		
		try {
			// 서버로부터 전송된 문자열을 읽어오기 위한 스트림 객체를 생성한다.
			br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
			
			while(true) {
				// 소켓으로부터 문자열을 읽어온다.
				String	str = br.readLine();
				if(str == null) {
					System.out.println("접속이 끊였습니다.");
					break;
				}
				// 서버로부터 전송 받은 문자열을 화면에 출력.
				cf.txtA.append(str + "\n");
			}
		}catch(IOException ie) {
			System.out.println(ie.getMessage());
		} finally {
			try {
				if(br		!= null)	br.close();
				if(socket	!= null)	socket.close();							
			} catch(IOException ie) {
				System.out.println(ie.getMessage());
			}
		} 
	}
	
}

//-------------------------------------------------------------------------
//------------------------------------------------------------------------- 
public class MultiChatClient {

	public static void main(String[] args) {
		Socket socket	= null;
		ClientFrame	cf;
		
		try {
			// 클라이언트는 접속할 서버의 IP 주소와 포트정보로 소켓을 생성해서 서버에 연결을 요청한다.
			// 127.0.0.1는 나의 호스트 IP, 7000은 MultichatServer 에서 내가 설정한 ServerSocket
			socket = new Socket("127.0.0.1", 7000);
			System.out.println("연결 성공");
			
			// 연결이 되었으므로 대화를 나눌 화면을 준비한다.
			cf = new ClientFrame(socket);
			
			new ReadThread(socket, cf).start();
			
			
		} catch (IOException ie) {
			System.out.println(ie.getMessage());
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}

	}

} // End - public class MultiChatClient

 

 

 

 

 

 

package Network;

import javax.swing.*;
import java.awt.event.*;
import java.net.Socket;
import java.awt.*;

// 로그인 화면 : 닉네임을 입력하고 입장하는 화면
class Id extends JFrame implements ActionListener{
	
	static	JTextField	tf	=	new	JTextField(8);
			JButton		btn	=	new	JButton("입장");
	
			
	WriteClass	wc;
	ClientFrame	cf;
	
	// 기본 생성자
	public Id() {
		
	}
	
	// 매개변수 있는 생성자
	public Id( WriteClass wc, ClientFrame cf ) {
		super("아이디");
		this.wc = wc;
		this.cf = cf;
		
		setLayout(new FlowLayout());
		add(new JLabel("아이디"));
		add(tf);
		add(btn);
		
		btn.addActionListener(this);
		
		setBounds(400, 300, 250, 100);
		setVisible(true);
	}
	
	// 아이디를 입력하고 입장버튼을 눌렀을 경우 작동하는 메소드
	public void actionPerformed(ActionEvent e) {
		
		wc.sendMsg();		//	처음 입장을 알리는 메세지를 전송한다.
		cf.isFirst = false;	//	입장이 되었으므로, false 로 바꾼다.
		cf.setVisible(true);	//	채팅창을 화면에 보여준다.	
		this.dispose();	// 로그인 창(자신)은 사라진다.
	}
	
	// 아이디를 알아내는 메소드
	static public String getId() {
		return tf.getText();
	}
} // End - class Id extends JFrame implements ActionListener

// 채팅창 클래스
public class ClientFrame extends JFrame implements ActionListener{
	
	JTextArea	txtA	=	new JTextArea();
	JTextField	txtF	=	new JTextField(15);
	JButton	btnTransfer	=	new	JButton("전송");
	JButton	btnExit	=	new	JButton("닫기");
	
	// 바로 입장을 한 상태인지, 대화중인지 상태를 나타낸다.
	boolean	isFirst	=	true;
	
	JPanel	p1	= new	JPanel();
	
	Socket socket;
	WriteClass wc;
	
	// 생성자
	public ClientFrame(Socket socket){
		super("대화 나누기");
		this.socket = socket;
		wc = new WriteClass(this);
		new Id(wc,this);
		
		txtA.setFont(new Font("굴림", Font.ITALIC + Font.BOLD, 24));
		txtA.setBackground(Color.YELLOW);
		add("Center", txtA);
		
		p1.add(txtF);		// 메세지 입력란
		p1.add(btnTransfer);// 전송 버튼
		p1.add(btnExit);	// 닫기 버튼
		add("South", p1);
		
		// 버튼들에 리스너를 장착시킨다.
		btnTransfer.addActionListener(this);
		btnExit.addActionListener(this);
		setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE);
		
		setBounds(300, 300, 500, 500);
		// 로그인 창을 먼저 보여주기 위해서, 대화창을 숨긴다.
		setVisible(false);
	}
	
	// 전송 버튼과 닫기 버튼을 눌렀을 경우 실행하는 메서드
	public void actionPerformed(ActionEvent e) {
		String id = Id.getId();
		
		if(e.getSource() == btnTransfer) {
			// 전송 버튼을 눌렀을 경우
			// 메세지를 입력하지 않고 전송 버튼만 눌렀을 경우는 화면으로 돌아가게 한다.
			if(txtF.getText().equals("")) {
				return;				
			}
			
			txtA.append("[ " + id + " ]" + txtF.getText() + "\n");
			wc.sendMsg();
			// 메세지를 전송했으므로 메세지 입력란을 지운다.
			txtF.setText("");
		} else {
			this.dispose();
		}
		
	}

} // End - public class ClientFrame extends JFrame implements ActionListener