Java 中的正则表达式

简介

正则表达式（Regular Expression）在 Java 编程中是一个强大的工具，用于描述字符串的模式。它允许开发者以一种简洁、灵活的方式对字符串进行匹配、搜索、替换和拆分等操作。无论是验证用户输入、解析文本数据还是进行复杂的文本处理，正则表达式都能发挥重要作用。

目录

1. 基础概念
2. 使用方法
   • 创建 Pattern 和 Matcher 对象
   • 匹配操作
   • 搜索操作
   • 替换操作
   • 拆分操作
3. 常见实践
   • 验证邮箱地址
   • 验证手机号码
   • 提取字符串中的数字
4. 最佳实践
   • 预编译正则表达式
   • 避免复杂度过高的正则表达式
   • 测试和调试正则表达式
5. 小结
6. 参考资料

基础概念

正则表达式由字符和特殊字符组成，用于定义字符串的模式。以下是一些常见的正则表达式元字符： - .：匹配任意单个字符 - *：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 - []：匹配方括号内指定的任意一个字符 - ()：分组，将括号内的内容作为一个整体

例如，正则表达式 [0-9]+ 表示匹配一个或多个数字。

使用方法

创建 Pattern 和 Matcher 对象

在 Java 中，使用 java.util.regex 包来处理正则表达式。首先需要创建一个 Pattern 对象，它代表一个编译后的正则表达式，然后通过 Pattern 对象创建 Matcher 对象，用于执行匹配操作。

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

public class RegexExample {
    public static void main(String[] args) {
        String regex = "[0-9]+";
        String input = "123abc456";

        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
        Matcher matcher = pattern.matcher(input);
    }
}

匹配操作

Matcher 类提供了几种方法来执行匹配操作： - 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。 - find()：尝试在输入字符串中查找下一个匹配的子序列。

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

public class RegexMatchExample {
    public static void main(String[] args) {
        String regex = "[0-9]+";
        String input = "123abc456";

        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
        Matcher matcher = pattern.matcher(input);

        // 使用 matches() 方法
        boolean matches = matcher.matches();
        System.out.println("matches(): " + matches);

        // 使用 lookingAt() 方法
        matcher.reset();
        boolean lookingAt = matcher.lookingAt();
        System.out.println("lookingAt(): " + lookingAt);

        // 使用 find() 方法
        matcher.reset();
        boolean find = matcher.find();
        System.out.println("find(): " + find);
    }
}

搜索操作

find() 方法可以用于在字符串中搜索匹配的子序列。找到匹配后，可以使用 group() 方法获取匹配的子字符串。

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

public class RegexSearchExample {
    public static void main(String[] args) {
        String regex = "[0-9]+";
        String input = "123abc456";

        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
        Matcher matcher = pattern.matcher(input);

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

替换操作

replaceFirst() 方法替换第一个匹配的子字符串，replaceAll() 方法替换所有匹配的子字符串。

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

public class RegexReplaceExample {
    public static void main(String[] args) {
        String regex = "[0-9]+";
        String input = "123abc456";
        String replacement = "X";

        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
        Matcher matcher = pattern.matcher(input);

        String replacedFirst = matcher.replaceFirst(replacement);
        System.out.println("replaceFirst(): " + replacedFirst);

        matcher.reset();
        String replacedAll = matcher.replaceAll(replacement);
        System.out.println("replaceAll(): " + replacedAll);
    }
}

拆分操作

split() 方法根据正则表达式将字符串拆分成多个子字符串。

import java.util.regex.Pattern;

public class RegexSplitExample {
    public static void main(String[] args) {
        String regex = "[,;]";
        String input = "apple,banana;cherry";

        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
        String[] parts = pattern.split(input);

        for (String part : parts) {
            System.out.println(part);
        }
    }
}

常见实践

验证邮箱地址

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 testEmail = "[email protected]";
        boolean isValid = validate(testEmail);
        System.out.println("邮箱地址是否有效: " + isValid);
    }
}

验证手机号码

import java.util.regex.Pattern;

public class PhoneNumberValidator {
    private static final String PHONE_NUMBER_PATTERN =
        "^1[3-9]\\d{9}$";

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

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

    public static void main(String[] args) {
        String testPhoneNumber = "13800138000";
        boolean isValid = validate(testPhoneNumber);
        System.out.println("手机号码是否有效: " + isValid);
    }
}

提取字符串中的数字

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

public class NumberExtractor {
    public static void main(String[] args) {
        String input = "abc123def456";
        String regex = "\\d+";

        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
        Matcher matcher = pattern.matcher(input);

        while (matcher.find()) {
            System.out.println("提取的数字: " + matcher.group());
        }
    }
}

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，建议预编译它，以提高性能。可以将 Pattern 对象定义为静态成员变量。

import java.util.regex.Pattern;

public class RegexUtil {
    private static final Pattern PATTERN = Pattern.compile("[0-9]+");

    public static boolean matches(String input) {
        return PATTERN.matcher(input).matches();
    }
}

避免复杂度过高的正则表达式

复杂的正则表达式可能难以理解和维护，并且性能较差。尽量将复杂的模式拆分成多个简单的正则表达式。

测试和调试正则表达式

在实际应用之前，务必对正则表达式进行充分的测试和调试。可以使用在线正则表达式测试工具来验证模式是否正确。

小结

正则表达式在 Java 中是一个强大的文本处理工具，通过合理使用 Pattern 和 Matcher 类，开发者可以实现字符串的匹配、搜索、替换和拆分等操作。掌握正则表达式的基础概念、使用方法和最佳实践，能够提高代码的效率和可读性，更好地处理各种文本处理需求。

参考资料

• Java 官方文档 - java.util.regex
• Regular-Expressions.info