Java 入出力完全ガイド

Javaにおける入力と出力の完全ガイド

Javaプログラミングにおいて、入力と出力（I/O）は非常に重要な概念です。データをコンソールに表示したり、ユーザーから入力を受け取ったりする場面は、ほとんどすべてのプログラムで発生します。このガイドでは、Javaにおける標準的な入力と出力の方法、さらにファイル操作などの高度なI/O技術についても説明します。

1. 標準入力と標準出力

Javaで最も基本的なI/Oは、コンソールへの出力（標準出力）と、ユーザーからの入力（標準入力）です。

標準出力

標準出力を行うためには、System.outオブジェクトを使用します。このオブジェクトには、データを出力するためのprint()およびprintln()メソッドがあります。

• print() メソッド: 引数として与えたデータを表示しますが、改行は行いません。

• println() メソッド: 引数として与えたデータを表示し、最後に改行を追加します。

java
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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.print("Hello, ");
        System.out.println("World!");
    }
}

このコードを実行すると、出力は次のようになります：

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Hello, World!

標準入力

標準入力を受け取るには、Scannerクラスを使用します。Scannerはユーザーから入力を受け取るための便利なクラスで、java.utilパッケージに含まれています。Scannerを使うことで、文字列や整数など、さまざまな型の入力を簡単に処理できます。

java
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import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in); // Scannerオブジェクトを作成
        System.out.print("名前を入力してください: ");
        String name = scanner.nextLine(); // ユーザーからの文字列入力を受け取る
        System.out.println("こんにちは、" + name + "!");
        scanner.close(); // Scannerを閉じる
    }
}

このコードは、ユーザーに名前を入力させ、その名前を使って挨拶を表示します。

makefile
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名前を入力してください: 太郎
こんにちは、太郎!

2. ファイルの入出力

Javaでは、ファイルの読み書きもよく行います。ファイル操作を行うためには、FileクラスやFileReader、FileWriter、BufferedReader、BufferedWriterなどのクラスを使用します。

ファイルへの書き込み

ファイルにデータを書き込むためには、FileWriterクラスを使用します。FileWriterは、指定したファイルに文字を書き込むことができるクラスです。ここでは、ファイルにテキストを書き込む例を示します。

java
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import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

public class FileOutput {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileWriter writer = new FileWriter("output.txt");
            writer.write("こんにちは、ファイルへ書き込みました。");
            writer.close(); // ファイルを閉じる
            System.out.println("データがファイルに書き込まれました。");
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("エラーが発生しました: " + e.getMessage());
        }
    }
}

このコードは、output.txtというファイルに指定されたテキストを記録します。

ファイルの読み込み

ファイルを読み込むためには、FileReaderやBufferedReaderクラスを使用します。BufferedReaderを使用すると、大きなファイルを効率よく読み取ることができます。

java
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import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class FileInput {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("output.txt"));
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                System.out.println(line); // ファイルの内容を行単位で出力
            }
            reader.close(); // ファイルを閉じる
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("エラーが発生しました: " + e.getMessage());
        }
    }
}

このコードは、output.txtファイルの内容を1行ずつ読み取ってコンソールに表示します。

3. 高度な入出力操作

バイナリファイルの入出力

Javaでは、テキストファイルだけでなく、バイナリファイル（画像や音声など）を扱うこともできます。そのためには、FileInputStreamやFileOutputStreamクラスを使用します。

java
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import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class BinaryFileIO {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream("image.jpg");
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("copy_image.jpg");

            int byteData;
            while ((byteData = fis.read()) != -1) {
                fos.write(byteData);
            }

            fis.close();
            fos.close();
            System.out.println("バイナリファイルがコピーされました。");
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("エラーが発生しました: " + e.getMessage());
        }
    }
}

このコードは、画像ファイルをコピーする例です。FileInputStreamとFileOutputStreamを使って、バイナリデータを1バイトずつ読み書きしています。

4. 入出力の効率化

ファイルの読み書きには、BufferedReaderやBufferedWriterを使用することで、パフォーマンスを向上させることができます。これらのクラスは、データをバッファリングすることによって、I/O操作の回数を減らし、効率的にデータを処理します。

java
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import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;

public class BufferedFileIO {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("input.txt"));
            BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter("output.txt"));
            
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                writer.write(line);
                writer.newLine(); // 改行を追加
            }

            reader.close();
            writer.close();
            System.out.println("バッファリングを使用してファイルをコピーしました。");
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("エラーが発生しました: " + e.getMessage());
        }
    }
}

このコードは、BufferedReaderとBufferedWriterを使って、テキストファイルを効率よくコピーします。

5. 結論

Javaにおける入力と出力は、標準入力・出力の基本的な操作から、ファイルやバイナリデータの扱いまで多岐にわたります。ユーザーからの入力を受け取るためにはScannerクラスを使用し、コンソールにデータを出力するにはSystem.outを使います。さらに、ファイル操作では、FileWriterやFileReader、BufferedReader、BufferedWriterなどを活用することで、効率的なI/O処理が可能となります。

Javaを使ったI/O操作の習得は、データ処理やファイル管理のアプリケーションを開発する際に欠かせないスキルです。