Javaで学ぶ入出力入門

導入

Javaでは、ファイルの読み書きやコンソール入力を簡単に行う方法が用意されています。本記事では、Javaを使ったデータ入出力について、基礎から具体的なコード例までをわかりやすく解説します。

Javaのストリームについて

Javaでは、ストリームを使ってデータを扱います。ストリームはデータの流れを抽象化したもので、大きく分けて以下の2種類があります：

• 文字ストリーム: テキストデータの読み書きに使います。ReaderとWriterクラスを使います。
• バイトストリーム: バイナリデータ（画像、音声など）の読み書きに使います。InputStreamとOutputStreamクラスを使います。

文字ストリームはテキストデータに、バイトストリームはバイナリデータに適しています。

コンソールでのデータ入出力

コンソール（画面）でのデータのやり取りには、標準入力（キーボード入力）、標準出力（画面表示）、標準エラー出力（エラー表示）があります。

キーボードからの入力を読む

キーボードからの入力は、Scannerクラスを使うのが一般的です。

import java.util.Scanner;

public class SampleIO {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.print("名前を入力してください: ");
        String name = scanner.nextLine();
        System.out.println("こんにちは、" + name + "さん！");
        
        scanner.close();
    }
}

この例では、Scannerを使ってキーボード入力を取得し、それを画面に表示しています。

画面に文字を出力する

画面に文字を出すには、System.outを使います。これはPrintStreamというオブジェクトで、様々な形式で出力できます。

public class SampleConsoleOutput {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World!");
        System.out.printf("私の年齢は %d 歳です。\n", 30);
    }
}

System.out.printlnは指定した文字を改行付きで出力し、System.out.printfはフォーマット指定子を使って出力します。

エラーメッセージを出す

エラーメッセージはSystem.errを使います。System.errもPrintStreamのオブジェクトです。

public class SampleConsoleError {
    public static void main(String[] args) {
        System.err.println("エラー: システムでエラーが発生しました。");
    }
}

エラーメッセージを表示する際に便利です。

ファイルの入出力

ファイルの読み書きには、文字ストリームとバイトストリームを使う方法があります。ここではその方法を紹介します。

ファイルからデータを読む

ファイルからデータを読むには、FileReader（文字ストリーム）またはFileInputStream（バイトストリーム）を使います。例として、BufferedReaderを使ってファイルを行ごとに読む方法を示します。

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

public class SampleFileRead {
    public static void main(String[] args) {
        BufferedReader br = null;
        try {
            br = new BufferedReader(new FileReader("java.txt"));
            String line;
            while ((line = br.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (br != null) {
                try {
                    br.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

BufferedReaderを使うと、ファイルの内容を効率よく読み取れます。

ファイルにデータを書く

ファイルにデータを書くには、FileWriter（文字ストリーム）またはFileOutputStream（バイトストリーム）を使います。ここでは、BufferedWriterを使って文字をファイルに書く例を示します。

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

public class SampleFileWrite {
    public static void main(String[] args) {
        BufferedWriter bw = null;
        try {
            bw = new BufferedWriter(new FileWriter("out-java.txt"));
            bw.write("メッセージです。");
            bw.newLine();
            bw.write("Javaによってテキストを出力します。");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (bw != null) {
                try {
                    bw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

BufferedWriterを使うと、効率的に文字データを書き込めます。

Filesクラスを使ったファイル操作（Java 7以降）

Java 7以降では、Filesクラスを使うと簡単にファイル操作ができます。

import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardOpenOption;
import java.io.IOException;
import java.util.List;

public class SampleFiles {
    public static void main(String[] args) {
        // ファイルにデータを書く
        try {
            Files.write(Paths.get("file-output.txt"), "ファイルです。\n2行目の内容です。".getBytes(), StandardOpenOption.CREATE, StandardOpenOption.APPEND);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // ファイルからデータを読む
        try {
            List<String> lines = Files.readAllLines(Paths.get("file-output.txt"));
            lines.forEach(System.out::println);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Files.writeは文字列のバイト配列をファイルに書き込み、Files.readAllLinesはファイルの全行をリストとして読み込みます。

終わりに

この記事では、Javaを使ったコンソールやファイルの入出力について説明しました。

• コンソール入出力: Scanner、System.out、System.errを使います。
• ファイルの入出力: FileReader、FileWriter、BufferedReader、BufferedWriter、およびFilesクラスを使います。
• 例外処理: 入出力操作中のエラーをtry-catchで処理します。

これらの基本を押さえることで、実用的なJavaアプリケーションのデータ処理ができるようになります。