Java Matcher 和 Pattern 示例详解

简介

在 Java 编程中，处理字符串匹配和正则表达式是常见的需求。Java 提供了 java.util.regex 包，其中 Pattern 和 Matcher 类是实现正则表达式匹配的核心工具。Pattern 类用于编译正则表达式，而 Matcher 类用于对输入字符串执行匹配操作。本文将详细介绍 Pattern 和 Matcher 的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。

目录

1. 基础概念
2. 使用方法
3. 常见实践
4. 最佳实践
5. 小结
6. 参考资料

基础概念

Pattern 类

Pattern 类是正则表达式编译表示形式。它提供了一种将正则表达式字符串编译成内部表示形式的机制，以便后续可以高效地进行匹配操作。使用 Pattern 类的 compile 方法可以将正则表达式字符串编译成 Pattern 对象。

Matcher 类

Matcher 类用于对输入字符串执行匹配操作。它通过 Pattern 对象创建，并提供了多种方法来执行不同类型的匹配，如查找、替换等。Matcher 对象维护了匹配的状态，包括当前匹配的位置、匹配的结果等。

使用方法

编译正则表达式

首先，需要使用 Pattern 类的 compile 方法将正则表达式字符串编译成 Pattern 对象。示例代码如下：

import java.util.regex.Pattern;

public class PatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        String regex = "abc";
        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
    }
}

创建 Matcher 对象

编译好 Pattern 对象后，需要使用 Pattern 对象的 matcher 方法创建 Matcher 对象，并传入要匹配的输入字符串。示例代码如下：

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class MatcherExample {
    public static void main(String[] args) {
        String regex = "abc";
        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
        String input = "abcdef";
        Matcher matcher = pattern.matcher(input);
    }
}

执行匹配操作

创建好 Matcher 对象后，可以使用其提供的方法执行匹配操作。常见的方法有 matches、find 和 lookingAt。 - matches 方法：尝试将整个输入字符串与正则表达式进行匹配。

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class MatchesExample {
    public static void main(String[] args) {
        String regex = "abc";
        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
        String input = "abc";
        Matcher matcher = pattern.matcher(input);
        boolean isMatch = matcher.matches();
        System.out.println("是否匹配: " + isMatch);
    }
}

• find 方法：在输入字符串中查找下一个匹配的子序列。

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class FindExample {
    public static void main(String[] args) {
        String regex = "abc";
        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
        String input = "abcdefabc";
        Matcher matcher = pattern.matcher(input);
        while (matcher.find()) {
            System.out.println("找到匹配: " + matcher.group());
        }
    }
}

• lookingAt 方法：尝试从输入字符串的开头开始匹配正则表达式。

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class LookingAtExample {
    public static void main(String[] args) {
        String regex = "abc";
        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
        String input = "abcdef";
        Matcher matcher = pattern.matcher(input);
        boolean isMatch = matcher.lookingAt();
        System.out.println("是否从开头匹配: " + isMatch);
    }
}

常见实践

提取匹配的子字符串

可以使用 Matcher 对象的 group 方法提取匹配的子字符串。示例代码如下：

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class ExtractExample {
    public static void main(String[] args) {
        String regex = "(\\d{4})-(\\d{2})-(\\d{2})";
        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
        String input = "2023-10-01";
        Matcher matcher = pattern.matcher(input);
        if (matcher.matches()) {
            String year = matcher.group(1);
            String month = matcher.group(2);
            String day = matcher.group(3);
            System.out.println("年: " + year);
            System.out.println("月: " + month);
            System.out.println("日: " + day);
        }
    }
}

替换匹配的子字符串

可以使用 Matcher 对象的 replaceAll 方法替换所有匹配的子字符串。示例代码如下：

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class ReplaceExample {
    public static void main(String[] args) {
        String regex = "abc";
        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
        String input = "abcdefabc";
        Matcher matcher = pattern.matcher(input);
        String replaced = matcher.replaceAll("xyz");
        System.out.println("替换后的字符串: " + replaced);
    }
}

最佳实践

预编译正则表达式

如果需要多次使用同一个正则表达式，建议将其预编译成 Pattern 对象，避免重复编译带来的性能开销。示例代码如下：

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class PrecompileExample {
    private static final Pattern PATTERN = Pattern.compile("abc");

    public static void main(String[] args) {
        String input1 = "abcdef";
        String input2 = "abcghi";
        Matcher matcher1 = PATTERN.matcher(input1);
        Matcher matcher2 = PATTERN.matcher(input2);
        System.out.println("input1 是否匹配: " + matcher1.find());
        System.out.println("input2 是否匹配: " + matcher2.find());
    }
}

使用 Pattern 标志

Pattern 类提供了一些标志，可以用于修改正则表达式的匹配行为。例如，Pattern.CASE_INSENSITIVE 标志可以忽略大小写进行匹配。示例代码如下：

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class PatternFlagExample {
    public static void main(String[] args) {
        String regex = "abc";
        Pattern pattern = Pattern.compile(regex, Pattern.CASE_INSENSITIVE);
        String input = "ABCdef";
        Matcher matcher = pattern.matcher(input);
        System.out.println("是否匹配: " + matcher.find());
    }
}

小结

本文详细介绍了 Java 中 Pattern 和 Matcher 类的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。通过使用 Pattern 和 Matcher 类，可以方便地处理字符串匹配和正则表达式。在实际开发中，建议预编译正则表达式并合理使用 Pattern 标志，以提高性能和代码的灵活性。

参考资料

• 《Effective Java》
• 《Java核心技术》