인프런 얄코의 제대로 파는 자바 강의를 듣고 정리한 내용이다.
중요하거나 실무를 하면서 놓치고 있었던 부분들 위주로만 요약 정리한다.
자세한 내용은 강의를 직접 수강하는 것이 좋다.
1. 직렬화(Serialization)
자바 클래스를 Serializable 클래스를 구현하여 직렬화할 수 있다. 직렬화 시 클래스의 인스턴스를 바이트 스트림으로 변환하여 다른 곳으로 보낼 수 있다.
public class Person implements Serializable {
private static long serialVersionUID = 1L;
private String name;
private String age;
transient private String bloodType;
private InnerClass innerClass;
}
transient 로 선언된 필드는 직렬화 시에 포함되지 않는다. 그리고 InnerClass 타입과 같이 내부에 참조되는 다른 클래스도 직렬화하려면 해당 클래스도 Serializable 클래스를 구현해야한다.
직렬화된 데이터의 결과 파일은 보통 .ser 확장자를 갖는다. 만들어줄 때 ObjectOutputStream으로 만들고, 불러올 때 ObjectInputStream을 이용해서 .ser 파일을 역직렬화해보면 된다. 다만 만약 직렬화와 역직렬화를 하는 주체가 다르다면, 해당 클래스에 대한 필드 정보들을 양 쪽 모두 갖고 있어야하며 이전 글에서 살펴본 것처럼 바이트 정보를 보내는 것이기 때문에 각 필드의 순서 및 타입도 완전히 일치해야한다.
serialVersionUID
직렬화와 역직렬화 시 클래스 타입 일치를 확인하기 위한 부분이 serialVersionUID이다. 즉 어떤 프로그램에서 직렬화 시에 serialVerisionUID를 1L로 지정해서 보냈다면, 역직렬화하는 다른 프로그램에서도 그 ID 값을 바탕으로 클래스의 필드들의 순서와 타입을 똑같이 인지한다. 이 값이 달라지면 뭔가 클래스에 필드가 추가되었거나 변경사항이 발생했다는 것을 서로가 인지하도록 하는 것이다. 만약 .ser파일과 클래스의 serialVersionUID가 다르면 역직렬화 전에 검사하여 바로 InvalidClassException을 발생시킨다.
2. URL
URL 클래스로 프로토콜://호스트명:포트번호/경로명/파일명... 형태로 객체로 만들고 다룬다. 사용자가 만든 문자열의 url을 검증할 수도 있다. URLConnection 클래스는 주소에 연결하여 다양한 정보를 처리할 수 있도록 해준다. URL 관련 클래스를 사용할려면 MalformedURLException을 try-catch로 처리해줘야한다.
2.1 URL
url 문자열에 있는 주소 정보를 검증하고, 객체로 만든 후 다양한 메서드를 제공한다.
public static void urlTest() {
try {
URL url = new URL("https://www.inflearn.com/course/lecture?courseSlug=%EC%A0%9C%EB%8C%80%EB%A1%9C-%ED%8C%8C%EB%8A%94-%EC%9E%90%EB%B0%94&unitId=158054&tab=curriculum");
// URL 객체에 포함된 모든 정보를 포함하여 하나의 String으로 표현해줌
String externalForm = url.toExternalForm();
String file = url.getFile();
String path = url.getPath();
String host = url.getHost();
int port = url.getPort();
int defaultPort = url.getDefaultPort();
} catch (MalformedURLException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
2.2 URLConnection
주소 문자열의 프로토콜에 따라 다양한 클래스로 매핑된다. 아래 예제는 Https 주소의 문자열이기 때문에 HttpsURLConnection 클래스로 매핑된다. URLConnection은 IOException을 처리해줘야 사용 가능하다.
앞 글에서 깊이 다루지 않았지만, PrintWriter는 StringWriter를 인자로 받아서 StringWriter에 출력하듯이 문자열을 써준다. 아래 코드에서는 그렇게 쌓인 문자열들이 존재하는 StringWriter를 최종적으로 출력하였다.
public static void urlConnectionTest() {
try {
URL url = new URL("https://news.naver.com/main/list.naver?mode=LPOD&mid=sec&sid1=001&sid2=140&oid=001&isYeonhapFlash=Y&aid=0014763360");
// Closeable이 아니라서 try-with-resources로는 사용 x
URLConnection conn = url.openConnection();
try (
// HTML 방식으로 url에 있는 자원을 읽어와서 파일로 쓴다
// urlConnection으로부터 inputStream 형태로 받아온다.
InputStream inputStream = conn.getInputStream();
InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);
BufferedReader br = new BufferedReader(inputStreamReader);
StringWriter sw = new StringWriter();
PrintWriter pr = new PrintWriter(sw)
) {
String line;
int lineCount = 1;
while ((line = br.readLine()) != null) {
pr.printf("%3d : %s%n", lineCount++, line);
}
System.out.println(sw);
}
} catch (MalformedURLException e) {
throw new RuntimeException(e);
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
HttpURLConnection 클래스로 캐스팅하면 아래 코드처럼 추가 메서드 사용이 가능하다.
public static void httpUrlConnectionTest() {
try {
URL url = new URL("https://news.naver.com/main/list.naver?mode=LPOD&mid=sec&sid1=001&sid2=140&oid=001&isYeonhapFlash=Y&aid=0014763360");
// Closeable이 아니라서 try-with-resources로는 사용 x
HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
conn.setRequestMethod("POST");
conn.setDoOutput(true);
conn.setConnectTimeout(1000);
int responseCode = conn.getResponseCode();
} catch (MalformedURLException e) {
throw new RuntimeException(e);
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
3. 소켓 프로그래밍
위에서 배운 URLConnection 등 파일을 주고 받는 것은 내부적으로 소켓을 사용한다. 소켓은 간단히 말해 프로세스 간 통신의 종착점이라고 이해하면 된다. java.net 패키지에 포함된 클래스들을 사용한다.
3.1 TCP 프로토콜
네트워크 관련 내용에서 배운 것처럼 TCP는 상대방의 수신 여부를 확인하며 통신한다. 자바에서는 Socket, ServerSocket 클래스를 사용한다.
서버 코드
앞선 글의 stream 내용들을 이해해보면 코드가 어렵지 않다. 서버에서는 ServerSocket(포트번호) 라는 코드를 이용해서 특정 포트를 열어두고 클라이언트들의 요청을 기다린다. 계속 기다려야 하기 때문에 while(true) 문으로 작성되었다. 그리고 클라이언트들에서 요청이 오면 그것들을 Socket 클래스로 변환하여 요청의 내용을 확인하고 처리한다. 다양한 처리가 가능하겠으나, 여기서는 앞서 배운 Reader, Writer를 이용하여 요청의 내용을 출력하는 코드를 작성한다.
그리고 outputStream을 통해서는 클라이언트에게 메시지를 보낸다. printWriter의 두 번째 인자인 autoFlush: true 인자는 printWriter에 메시지를 적을 때마다 flush를 통해 메시지를 상대방에게 보내는 옵션이다.
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class TCPServer {
// 💡 내 컴퓨터를 의미하는 IP주소
// - 일반적으로 localhost로 매핑
public static final String SERVER_IP = "127.0.0.1";
// IP가 아파트 주소라면 포트는 게이트 번호
public static final int PORT_NO = 1234;
public static void main(String[] args) {
try (
// 💡 ServerSocket
// - 클라이언트(들)로부터 요청을 받기 위한 소켓
// - 연결을 받아 Socket 인스턴스 반환
ServerSocket serverSkt = new ServerSocket(PORT_NO)
) {
while (true) {
try (
// 💡 Socket : 클라이언트로부터 요청이 오면 반환되는 소켓
Socket clientSkt = serverSkt.accept();
// 💡 클라이언트로부터 받을 스트림
InputStream is = clientSkt.getInputStream();
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
StringWriter sw = new StringWriter();
PrintWriter piw = new PrintWriter(sw);
// 💡 클라이언트에게 보낼 스트림
OutputStream os = clientSkt.getOutputStream();
// 💡 두 번째 인자 : autoflush
// - 값이 프린트 될 때마다 바로 스트림으로 출력할지 여부
PrintWriter pow = new PrintWriter(os, true);
) {
String line;
int lineCount = 1;
while ((line = br.readLine()) != null) {
piw.printf(
"%3d : %s%n".formatted(
lineCount++, line
)
);
// 💡 클라이언트에게 되돌려보낼 메시지
pow.printf("✅ 수신: %s... 등 %d자%n".formatted(
line.substring(
0, Math.min(3, line.length())
), line.length()
));
}
System.out.println(sw);
}
}
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
클라이언트 코드
클라이언트 코드는 서버 주소와 포트를 입력하여 Socket을 만든다. 그리고 서버로 Stream 데이터를 담아서 보낸다. 그리고 여기서도 서버에서 PrintWriter로 작성된 Stream 내용을 InputStream으로 해석하여 출력한다.
import java.io.*;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;
import static org.example.socket.TCPServer.PORT_NO;
import static org.example.socket.TCPServer.SERVER_IP;
public class TCPClient {
public static String lyric = "한 번 더 나에게 질풍같은 용기를\n" +
"거친 파도에도 굴하지 않게 (하지않게)\n" +
"드넓은 대지에 다시 새길 희망을\n" +
"안고 달려갈거야 너에게\n" +
"(너에게 너에게 너에게)\n" +
"그래 이런 내 모습\n" +
"게을러 보이고 우습게도 보일 거야\n" +
"하지만 내게 주어진 무거운 운명에\n" +
"나는 다시 태어나 싸울거야\n" +
"한 번 더 나에게 질풍같은 용기를\n" +
"거친 파도에도 굴하지 않게 (하지않게)\n" +
"드넓은 대지에 다시 새길 희망을\n" +
"안고 달려갈거야 너에게\n" +
"(너에게 너에게 너에게)\n" +
"세상에 도전하는 게 무거울지라도\n" +
"함께 해 줄 우정을 믿고 있어\n" +
"한 번 더 나에게 질풍같은 용기를\n" +
"거친 파도에도 굴하지 않게 (하지않게)\n" +
"드넓은 대지에 다시 새길 희망을\n" +
"안고 달려갈거야 너에게\n" +
"한 번 더 나에게 질풍같은 용기를\n" +
"거친 파도에도 굴하지 않게\n" +
"드넓은 대지에 다시 새길 희망을\n" +
"안고 달려갈거야 너에게\n" +
"(너에게 너에게 너에게)";
public static void main(String[] args) {
try (
// 💡 서버 연결에 사용할 소켓
Socket socket = new Socket(SERVER_IP, PORT_NO);
// 💡 서버로 보낼 스트림
OutputStream os = socket.getOutputStream();
PrintWriter pw = new PrintWriter(os, true); // ⭐️ autoflush
InputStream is = socket.getInputStream();
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
) {
for (String line : lyric.split("\n")) {
pw.println(line);
System.out.println(br.readLine());
}
} catch (UnknownHostException e) {
throw new RuntimeException(e);
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
서버를 실행하고, 클라이언트 코드를 실행하면 클라이언트의 콘솔창에 서버와 클라이언트의 내용들이 표시되는 것을 확인할 수 있다.
3.2 UDP 프로토콜
데이터의 순서 보장이 안되고 상대방의 수신여부를 확인하지 않는다. 대신 TCP보다 빠르다. 자바에서는 DatagramSocket, DatagramPacket 클래스를 사용한다.
서버 코드
TCP와 마찬가지로 포트 번호를 지정하고 DatagramSocket을 연다. while문 안에서 byte 배열로 데이터를 받을 크기를 지정해준다. 이 생성한 버퍼에 계속해서 데이터를 수신하는 형태인 것이다.
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
public class UDPServer {
public static final int PORT_NO = 2345;
public static void main(String[] args) throws RuntimeException {
try (DatagramSocket serverSkt = new DatagramSocket(PORT_NO)) {
while (true) {
byte[] receiveData = new byte[1024];
DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(
receiveData, receiveData.length
);
serverSkt.receive(receivePacket);
String received = new String(
receivePacket.getData(),
0, receivePacket.getLength()
);
System.out.println("🖥️ 수신 : " + received);
for (int i = 0; i < 9; i++) {
String answer = received + " - 효과 " + (i + 1);
byte[] toSend = answer.getBytes();
// 💡 보내는 소포
DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(
toSend, // 내용물
toSend.length, // 소포 크기
receivePacket.getAddress(), // 주소 (InetAddress)
receivePacket.getPort() // 현관 번호
);
// 💡 TCP처럼 스트림 열고 순서대로 흘려보내는 게 아니라
// - 쿨하게 택배 부쳐서 보내버림
// - 택배 직원들이 줄 서서 가는 게 아님
// - 늦게 보낸 것이 먼저 도착할 수도
serverSkt.send(sendPacket);
}
}
} catch (SocketException e) {
throw new RuntimeException(e);
} catch (IOException e) {
}
}
}
클라이언트 코드
클라이언트는 100번 순회하면서 요청을 보낸다. 위 서버에서는 요청당 9번 응답하도록 했었다. 클라이언트에서도 서버의 응답을 받을 byte 배열을 만들어놓고 응답을 출력하는 형태다.
public class UDPClient {
public static final String SERVER_IP = "127.0.0.1";
public static void main(String[] args) {
try (DatagramSocket clientSkt = new DatagramSocket()) {
// 💡 InetAddress : IP주소를 표현하고 다루는 데 사용
InetAddress serverAddr = InetAddress.getByName(SERVER_IP);
// ⭐ UDP는 작은 데이터를 자주 주고받는데 더 적합
// - 안전성보다는 속도
// - 온라인 게임 등...
for (int i = 0; i < 100; i++) {
byte[] sendData = ("click " + (i + 1)).getBytes();
DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(
sendData,
sendData.length,
serverAddr,
PORT_NO // ⭐️ UDP 것으로 임포트할 것!
);
clientSkt.send(sendPacket);
byte[] receiveData = new byte[1024];
DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(
receiveData, receiveData.length
);
for (int j = 0; j < 9; j++) {
clientSkt.receive(receivePacket);
String response = new String(
receivePacket.getData(),
0, receivePacket.getLength()
);
System.out.println("🖱️ 수신 : " + response);
}
}
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
// ⭐ 실제 네트워킹에서는 양쪽 모두 순서 보장되지 않음
// - 로컬 실습에서는 네트워크 지연이 없으므로...
}
}
순서대로 출력되는 것 같지만, 로컬 컴퓨터이기 때문에 통신상의 지연이 없어서 그런 것일뿐이다. 인터넷 상 네트워크 지연이 있는 경우에는 순서가 보장되지 않는다.
3.3 쓰레드풀을 이용한 통신
실제 서버에서는 쓰레드풀을 이용하여 여러 클라이언트들의 요청을 동시에 받아내야한다. 서버 쪽은 쓰레드풀을 열고 es.execute() 메서드 내부에 Runnable을 넣는다. Runnable은 Socket을 인자로 받아서 처리한다. 클라이언트는 10개의 쓰레드로 요청하고, 서버에서는 3초씩 대기하면서 5개의 쓰레드로 처리하므로 아래 클라이언트의 콘솔창과 같이 서버의 응답이 밀려서 출력되는 것을 볼 수 있다.
서버 코드
import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ServerMain {
public static final int PORT_NUM = 3456;
public static final String HOST = "localhost";
public static void main(String[] args) throws IOException {
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(5);
ServerSocket serverSkt = new ServerSocket(PORT_NUM);
while (true) {
// 💡 서버는 계속 틀어놔야 하므로 shutdown() 호출하지 않음
es.execute(new ServerRun(serverSkt.accept()));
}
}
}
import java.io.*;
import java.net.Socket;
public class ServerRun implements Runnable {
private Socket clientSkt;
public ServerRun(Socket clientSkt) {
this.clientSkt = clientSkt;
}
@Override
public void run() {
try (
InputStream is = clientSkt.getInputStream();
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
OutputStream os = clientSkt.getOutputStream();
PrintWriter pw = new PrintWriter(os, true);
) {
// ⏳ 3초 대기
Thread.sleep(3000);
String line;
while ((line = br.readLine()) != null) {
pw.println(line + " 확인");
}
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
클라이언트 코드
import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ClientMain {
public static final int PORT_NUM = 3456;
public static final String HOST = "localhost";
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 💡 클라이언트는 10개의 쓰레드 풀, 20개의 요청
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(10);
for (int i = 0; i < 20; i++) {
es.execute(new ClientRun());
}
es.shutdown(); // 👌 요청을 보내면 끝이므로 닫아줌
}
}
public class ClientRun implements Runnable {
private static int lastId = 0;
private final int ID = ++lastId;
private Random random = new Random();
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(random.nextInt(0, 10));
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
try (
Socket skt = new Socket(HOST, PORT_NUM);
OutputStream os = skt.getOutputStream();
PrintWriter pw = new PrintWriter(os, true);
InputStream is = skt.getInputStream();
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
) {
String toSend = ID + "번 요청";
pw.println(toSend);
System.out.println("📣 전송 : " + toSend);
// ⭐️ 이 부분에서 서버로부터의 딜레이 발생
System.out.println("✅ 응답 : " + br.readLine());
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
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