Java 使用正则表达式：从基础到最佳实践

简介

正则表达式（Regular Expression，简称 Regex）在 Java 编程中是一个强大的工具，用于处理字符串模式匹配、搜索、替换等操作。无论是验证用户输入、解析文本数据，还是进行文本格式化，正则表达式都能发挥重要作用。本文将深入探讨 Java 中使用正则表达式的各个方面，帮助你掌握这一实用技能。

基础概念

正则表达式是一种描述字符串模式的工具。它使用特殊字符和字符类来定义字符串的模式规则。例如，\d 表示任意一个数字字符，[a-zA-Z] 表示任意一个字母字符。以下是一些常见的正则表达式字符和字符类： - .：匹配任意单个字符（除了换行符） - *：匹配前面的字符零次或多次 - +：匹配前面的字符一次或多次 - ?：匹配前面的字符零次或一次 - []：字符类，匹配方括号内指定的任意一个字符 - ()：分组，用于将多个字符组合成一个单元

使用方法

在 Java 中使用正则表达式，主要涉及 java.util.regex 包中的 Pattern 和 Matcher 类。

创建 Pattern 对象

Pattern 类表示一个正则表达式的编译表示。通过 Pattern.compile(String regex) 方法可以创建一个 Pattern 对象。

import java.util.regex.Pattern;

public class RegexExample {
    public static void main(String[] args) {
        String regex = "\\d+"; // 匹配一个或多个数字
        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
    }
}

创建 Matcher 对象

Matcher 类用于对输入字符串进行匹配操作。通过 Pattern.matcher(CharSequence input) 方法可以创建一个 Matcher 对象。

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

public class RegexExample {
    public static void main(String[] args) {
        String regex = "\\d+";
        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
        String input = "123abc456";
        Matcher matcher = pattern.matcher(input);
    }
}

常用匹配方法

find()：尝试在输入字符串中查找下一个匹配项。
matches()：尝试将整个输入字符串与正则表达式进行匹配。
lookingAt()：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 RegexExample {
    public static void main(String[] args) {
        String regex = "\\d+";
        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
        String input = "123abc456";
        Matcher matcher = pattern.matcher(input);

        // 使用 find() 方法
        while (matcher.find()) {
            System.out.println("找到匹配项: " + matcher.group());
        }

        // 使用 matches() 方法
        boolean isMatch = matcher.matches();
        System.out.println("整个字符串匹配: " + isMatch);

        // 使用 lookingAt() 方法
        boolean isLookingAt = matcher.lookingAt();
        System.out.println("从开头匹配: " + isLookingAt);
    }
}

常见实践

字符串匹配

验证用户输入的电子邮件地址是否符合格式。

import java.util.regex.Pattern;

public class EmailValidator {
    private static final String EMAIL_PATTERN =
        "^[A-Za-z0-9._%+-]+@[A-Za-z0-9.-]+\\.[A-Za-z]{2,6}$";

    private static final Pattern pattern = Pattern.compile(EMAIL_PATTERN);

    public static boolean validate(String email) {
        return pattern.matcher(email).matches();
    }

    public static void main(String[] args) {
        String email1 = "[email protected]";
        String email2 = "invalid-email";

        System.out.println(validate(email1)); // true
        System.out.println(validate(email2)); // false
    }
}

字符串搜索

在文本中查找所有电话号码。

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

public class PhoneNumberSearch {
    private static final String PHONE_NUMBER_PATTERN =
        "\\d{3}-\\d{3}-\\d{4}";

    private static final Pattern pattern = Pattern.compile(PHONE_NUMBER_PATTERN);

    public static void main(String[] args) {
        String text = "我的电话号码是 123-456-7890，办公室电话是 555-123-4567";
        Matcher matcher = pattern.matcher(text);

        while (matcher.find()) {
            System.out.println("找到电话号码: " + matcher.group());
        }
    }
}

字符串替换

将文本中的所有数字替换为星号。

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

public class NumberReplacer {
    private static final String NUMBER_PATTERN = "\\d+";

    private static final Pattern pattern = Pattern.compile(NUMBER_PATTERN);

    public static void main(String[] args) {
        String text = "我有 3 个苹果，5 个橘子";
        Matcher matcher = pattern.matcher(text);
        String replacedText = matcher.replaceAll("*");

        System.out.println("替换后的文本: " + replacedText);
    }
}

最佳实践

性能优化

预编译正则表达式：避免在循环中频繁编译正则表达式，将 Pattern 对象定义为静态常量。
使用合适的匹配方法：根据需求选择 find()、matches() 或 lookingAt()，避免不必要的计算。

可读性和维护性

编写清晰的正则表达式：使用注释和合理的分组，使正则表达式易于理解。
提取正则表达式到常量：将常用的正则表达式提取为静态常量，方便维护和修改。

小结

本文详细介绍了 Java 中使用正则表达式的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。通过掌握这些知识，你可以在字符串处理方面更加高效和灵活。正则表达式是一个强大的工具，但也需要谨慎使用，以确保代码的性能和可读性。