들어가기 전

사실 실무에서 자바 코드로 파일을 읽어와서 데이터를 처리하거나 할 일이 없어서, 파일을 다루는 부분에 대한 코드를 작성할 일이 생기면, 그 때 마다 구글링해서 사용했던 것 같다. 최근에 .json 파일에 있는 데이터를 읽어와서 처리해야할 일이 있었는데, 매번 구글링 하는 것 보다 머릿속에 한 번 확실히 정리해야 할 것 같다는 생각이 들어 정리해보기로 했다.

※ 파일 이외에도 네트워크 등 자바에서의 전반적인 I/O(Input/Output)에 대해 알고싶으면 이 글 을 먼저 읽고 오시는 것을 추천드립니다.

파일과 경로

파일을 다루는 것과 관련하여 뗼 수 없는 것이 바로 ‘경로’라고 생각한다.
따라서, 자바에서는 경로를 어떻게 다루는지 먼저 살펴보자.

getPath()

• 간단히 말해서, getPath()는 파일의 추상 경로 이름(abstract pathname)의 문자열 표현을 반환한다.
• 이것은 본질적으로 파일 생성자에 전달되는 경로 이름이다.
• 따라서 상대 경로를 사용하여 File 객체를 생성한 경우 getPath() 메서드에서 반환된 값도 상대 경로가 된다.
• {user.home} / baeldung 디렉토리에서 다음 코드를 호출한다고 가정하면 결과는 다음과 같이 될 것이다.

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File file = new File("foo/foo-one.txt");
String path = file.getPath();

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foo/foo-one.txt  // on Unix systems
foo\foo-one.txt  // on Windows systems

※ 추상 경로 이름(abstract pathname)

• abstract pathname은 java.io.File 객체이고 경로명 문자열은 java.lang.String 객체이다.
• 둘 다 디스크의 동일한 파일을 참조한다.
• Javadoc 에서는 java.io.File에 대해 다음과 같이 설명한다.
  • 파일 및 디렉토리 경로 이름의 추상 표현.
    • UI 및 운영 체제는 시스템 종속 경로 이름 문자열을 사용하여 파일 및 디렉토리의 이름을 지정한다.
    • 따라서, File 클래스는 계층적 경로 이름에 대한 추상적이고 시스템 독립적인 뷰를 제공한다.

absolute path

• getAbsolutePath() 메서드는 현재 사용자 디렉터리의 경로를 확인한 후 파일의 경로 이름을 반환한다. 이를 ‘절대 경로명’이라고 한다.

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File file = new File("foo/foo-one.txt");
String path = file.getAbsolutePath();

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/home/username/baeldung/foo/foo-one.txt     // on Unix systems
C:\Users\username\baeldung\foo\foo-one.txt  // on Windows systems

• 상대 경로에 대한 현재 디렉터리만 확인한다.
• 약식 표현(예: “.” 및 “..”)은 더 이상 해결되지 않는다.

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File file = new File("bar/baz/../bar-one.txt");
String path = file.getAbsolutePath();

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/home/username/baeldung/bar/baz/../bar-one.txt      // on Unix systems
C:\Users\username\baeldung\bar\baz\..\bar-one.txt   // on Windows systems

canonical path

Canonical : 절대적인, 유일한

• getCanonicalPath() 메서드는 한 단계 더 나아가 절대 경로 이름뿐만 아니라 “”, “…“와 같은 약어 또는 중복 이름을 확인한다.
• 또한 Unix 시스템에서 심볼릭 링크를 확인하고, Windows 시스템에서는 드라이브 문자를 표준 케이스로 변환한다.

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File file = new File("bar/baz/../bar-one.txt");
String path = file.getCanonicalPath();

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/home/username/baeldung/bar/bar-one.txt     // on Unix systems
C:\Users\username\baeldung\bar\bar-one.txt  // on Windows systems

• 만약 현재 디렉토리가 ${user.home}/baeldung이고 new File("bar/baz/.baz-one.txt")이 생성된다면 getCanonicalPath()의 출력은 다음과 같다.

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/home/username/baeldung/bar/baz/baz-one.txt     // on Unix systems
C:\Users\username\baeldung\bar\baz\baz-one.txt  // on Windows Systems

• 약어 표현을 사용할 수 있는 방법은 무궁무진하기 때문에 파일 시스템의 단일 파일은 무한히 많은 절대 경로를 가질 수 있다.
• 그러나 canonical path는 항상 고유하다.
• getCanonicalPath()는 파일 시스템 쿼리가 필요하기 때문에 IOException을 throw할 수 있다.
  • 예를 들어 Windows 시스템에서 잘못된 문자 중 하나를 사용하여 File 객체를 생성하는 경우 표준 경로를 확인하면 IOException이 발생한다.

사용 예시

• File 객체를 매개변수로 받아 fully qualified name을 데이터베이스에 저장하는 메소드를 작성한다고 가정해보자.
• 경로가 상대적인지 또는 약어가 포함되어 있는지 알 수 없는 경우, getCanonicalPath()를 사용할 수 있다.
  • 하지만, getCanonicalPath()는 파일 시스템을 읽기 때문에 성능이 저하된다.
• 따라서, 만약 중복된 이름이나 심볼릭 링크가 없고 드라이브 문자 대소문자가 표준화된 경우(Windows OS를 사용하는 경우) getAbsoultePath()를 사용하는 것이 좋다.

java.io.File

File 객체가 제공하는 기능은 다음과 같다.

• File 객체가 가리키는 것이 파일인 경우
  • 파일이 존재하는지 확인
  • 파일인지 경로인지 확인
  • 읽거나 쓰거나 실행할 수 있는지 확인
  • 언제 수정되었는지 확인
  • 파일 생성, 삭제, 이름 변경
  • 전체 경로 확인
• File 객체가 가리키는 것이 경로인 경우
  • 파일 목록 가져오기
  • 경로 생성, 삭제
• File 클래스의 다양한 생성자
  • child, pathname으로 되어 있는 값은 경로가 될 수도, 파일이 될 수도 있다.

• File.separator
  • 윈도우에서는 경로를 구할 때 역슬래시(또는 ₩ 기호를 사용한다), 유닉스 계열에서는 슬래시(/)를 사용한다.
  • 따라서 OS에 독립적인 코드를 짜기위해서는 해당 OS의 경로 구분 문자를 가져오는 File.sperator를 사용해야한다.

java.nio.file(Path, Paths, Files)

java.nio.file 패키지는 JVM이 파일, 파일 속성 및 파일 시스템에 접근하기 위한 인터페이스 및 클래스를 정의한다.
이 API는 java.io.File 패키지의 한계를 극복하기 위해 사용될 수 있다.
핵심은 Path이고 Paths, Files에서는 다양한 메서드를 제공하는 것 같다.

• Path
  • 파일 시스템에서 파일을 찾는 데 사용할 수 있는 개체입니다.
  • 일반적으로 시스템 종속 파일 경로를 나타냅니다.
  • 경로는 계층적 경로를 나타내며 특수 구분 기호 또는 구분 기호로 구분된 일련의 디렉토리 및 파일 이름 요소로 구성됩니다.
  • 파일 작업에 대한 보다 효율적이고 광범위한 접근을 위해 Files 클래스와 함께 사용할 수 있다.

    1	public interface Path extends Comparable<Path>, Iterable<Path>, Watchable

• Paths
  • 이 클래스는 경로 문자열 또는 URI를 변환하여 Path를 반환하는 정적 메서드로만 구성된다.

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    public final class Paths { private Paths() { } ... }

• Files
  • 이 클래스는 파일, 디렉토리 또는 기타 유형의 파일에서 작동하는 정적 메소드로만 구성된다.
  • 대부분의 경우 여기에 정의된 메서드는 FileSystemProvider에게 파일 작업을 수행하도록 위임한다.

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    public final class Files { private Files() { } ... }

java.nio.file.Path

• 자바7 부터 제공되는 NIO2의 일부이다.
  • I/O 작업을 위한 완전히 새로운 API를 제공한다.
  • java.io.File 클래스와 마찬가지로 Path는 파일 시스템에서 파일을 찾는 데 사용할 수 있는 객체도 생성한다.
• 마찬가지로 파일 클래스로 수행할 수 있는 모든 작업을 수행할 수 있습니다.
  • Path path = Paths.get("baeldung/tutorial.txt");
  • 기존의 File 클래스처럼 생성자를 사용하는 대신 정적 java.nio.file.Paths.get()을 사용하여 Path 인스턴스를 만든다.

‘그럼 그냥 기존의 File을 사용하면 되는것 아닌가?’ 라는 의문이 들 수 있다. 하지만 기존 File 클래스는 몇 가지 단점이 있다.

java.io.File의 단점

1. 에러 처리

• File 클래스의 많은 메서드는 원하는 결과를 얻지 못하더라도 예외를 발생시키지 않는다. 따라서, 오류 메시지를 얻기가 어려웠다.
• 예를 들어, 파일을 삭제하는 다음과 같은 코드가 있다고 가정해보자.
  • 이 코드는 오류 없이 성공적으로 컴파일 및 실행된다. 물론 false 값을 포함하는 결과 플래그가 있지만 실패의 근본 원인을 알 수는 없다.

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File file = new File("baeldung/tutorial.txt");
boolean result = file.delete();

• 새로운 NIO2 API를 사용하여 동일한 기능을 다음과 같이 작성할 수 있다.
  • 이제 컴파일러는 IOException을 처리하도록 요구한다.
  • 또한, 예외는 실패에 대한 세부 정보를 가지고 있다.

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Path path = Paths.get("baeldung/tutorial.txt");
Files.delete(path);

2. 메타데이터 지원

• java.io.File 클래스는 파일에 대한 메타 정보가 필요한 I/O 작업에 대해 여러 플랫폼에서 일관되게 작동하지 않을 수 있다.
  • 메타데이터에는 권한, 파일 소유자 및 보안 속성 등이 포함될 수 있다.
  • 이로 인해 File 클래스는 심볼릭 링크를 전혀 지원하지 않으며, rename() 메서드는 여러 플랫폼에서 일관되게 작동하지 않는다.

※ 심볼릭 링크 : 절대 경로 또는 상대 경로의 형태로 된 다른 파일이나 경로에 대한 참조를 포함하고 있는 특별한 종류의 파일

3. 메서드 확장과 성능 Method Scaling and Performance

• 파일 클래스의 메소드는 확장되지 않는다.
  • 따라서, 대규모 디렉토리 목록 요청으로 인해 서버가 중단될 수 있다.
  • 또한 DoS(Denial of Service)로 이어질 수 있는 메모리 리소스 문제를 일으킬 수도 있다.
• File 클래스는 Path 클래스보다 객체 지향적이다.
  • 따라서, Path API 기반 I/O 스트림은 GC 관점에서 File 클래스보다 저렴하다.

Mapping Functionality

NIO2 패키지는 위에서 살펴본 File 클래스의 단점에 대한 개선 사항을 포함하여 모든 레거시 기능을 제공한다.
주로 java.nio.file.Files 클래스의 정적 메소드를 활용한다.

1. 파일과 경로 인스턴스 생성

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// java.io.File
File file = new File("baeldung", "tutorial.txt");

// java.nio.file
Path path = Paths.get("baeldung", "tutorial.txt");
Path path2 = Paths.get("baeldung").resolve("tutorial.txt");

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Path pathFromFile = file.toPath();
File fileFromPath = path.toFile();

2. 파일, 경로 맵핑

• 파일을 생성하려면 createNewFile() 및 Files.createFile() 메서드를 사용한다.

  1 2	boolean result = file.createNewFile(); Path newPath = Files.createFile(path);

• 디렉토리를 생성하려면 mkdir() 또는 Files.createDirectory()를 사용한다.

  1 2	boolean result = file.mkdir(); File newPath = Files.createDirectory(path);

• mkdirs() 및 Files.createDirectories() 메서드를 통해 존재하지 않는 모든 하위 디렉터리를 포함할 수 있다.

  1 2	boolean result = file.mkdirs(); File newPath = Files.createDirectories(path);

• 파일의 이름을 바꾸거나 이동하려면 다른 인스턴스 개체를 만들고 renameTo() 또는 Files.move()를 사용한다.

  1 2	boolean result = file.renameTo(new File("baeldung/tutorial2.txt")); Path newPath = Files.move(path, Paths.get("baeldung/tutorial2.txt"));

• 삭제 작업을 수행하려면 delete() 또는 Files.delete()를 사용한다.

  1 2	boolean result = file.delete(); Files.delete(Paths.get(path));

3. 메타데이터 읽기 (Reading Metadata)

• 권한이나 유형과 같은 파일에 대한 기본 정보도 얻을 수 있다.

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// java.io API
boolean fileExists = file.exists();
boolean fileIsFile = file.isFile();
boolean fileIsDir = file.isDirectory();
boolean fileReadable = file.canRead();
boolean fileWritable = file.canWrite();
boolean fileExecutable = file.canExecute();
boolean fileHidden = file.isHidden();

// java.nio API
boolean pathExists = Files.exists(path);
boolean pathIsFile = Files.isRegularFile(path);
boolean pathIsDir = Files.isDirectory(path);
boolean pathReadable = Files.isReadable(path);
boolean pathWritable = Files.isWritable(path);
boolean pathExecutable = Files.isExecutable(path);
boolean pathHidden = Files.isHidden(path);

4. 경로 관련 메서드 (Pathname Methods)

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// java.io API
String absolutePathStr = file.getAbsolutePath();
String canonicalPathStr = file.getCanonicalPath();

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// java.nio API
Path absolutePath = path.toAbsolutePath();
Path canonicalPath = path.toRealPath().normalize();

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URI fileUri = file.toURI();
URI pathUri = path.toUri();

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// java.io API
String[] list = file.list();
File[] files = file.listFiles();

// java.nio API
DirectoryStream<Path> paths = Files.newDirectoryStream(path);

참고 자료

• 이상민, 『자바의 신 2』, 로드북(2017), 26장
• https://www.javatpoint.com/java-path-vs-file
• https://www.baeldung.com/java-path-vs-file
• https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/nio/file/Path.html
• https://stackoverflow.com/questions/24611148/what-does-abstract-path-means-in-java-io