Java 正则表达式入门与应用(详细版)

君败红颜2025-01-07 17:00

正则表达式（Regular Expression，简称Regex）是一种文本模式匹配工具，在许多编程语言中都得到了广泛应用。Java 作为一种强大的编程语言，提供了对正则表达式的内建支持，使得在字符串处理、数据验证和文本解析等方面的应用变得更加简便。

1. 正则表达式基础

正则表达式是一种描述字符串模式的语言，它可以用来检索、替换和解析文本。正则表达式由字符和特殊符号构成，常见的符号包括：

  • .: 匹配任意单个字符（除换行符外）

  • ^: 匹配字符串的开始

  • $: 匹配字符串的结束

  • *: 匹配前一个字符零次或多次

  • +: 匹配前一个字符一次或多次

  • ?: 匹配前一个字符零次或一次

  • {n}: 匹配前一个字符恰好 n 次

  • []: 字符集合，匹配集合中的任一字符

  • |: 或操作符，匹配两边的任一表达式

  • (): 分组，标记一部分正则表达式，供后续引用

例如，正则表达式 \d+ 可以用来匹配一个或多个数字，而 \b\w+\b 则表示匹配一个单词。

1.1字符类-语法示例：

1.[abc]：代表a或者b，或者c字符中的一个。

2.[^abc]：代表除a,b,c以外的任何字符。

3.[a-z]：代表a-z的所有小写字符中的一个。

4.[A-Z]：代表A-Z的所有大写字符中的一个。

5.[0-9]：代表0-9之间的某一个数字字符。

6.[a-zA-Z0-9]：代表a-z或者A-Z或者0-9之间的任意一个字符。

7.[a-dm-p]：a 到 d 或 m 到 p之间的任意一个字符。

代码示例;

public class RegexDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //public boolean matches(String regex):判断是否与正则表达式匹配，匹配返回true
        // 只能是a b c
        System.out.println("-----------1-------------");
        System.out.println("a".matches("[abc]")); // true
        System.out.println("z".matches("[abc]")); // false

        // 不能出现a b c
        System.out.println("-----------2-------------");
        System.out.println("a".matches("[^abc]")); // false
        System.out.println("z".matches("[^abc]")); // true
        System.out.println("zz".matches("[^abc]")); //false
        System.out.println("zz".matches("[^abc][^abc]")); //true

        // a到zA到Z(包括头尾的范围)
        System.out.println("-----------3-------------");
        System.out.println("a".matches("[a-zA-z]")); // true
        System.out.println("z".matches("[a-zA-z]")); // true
        System.out.println("aa".matches("[a-zA-z]"));//false
        System.out.println("zz".matches("[a-zA-Z]")); //false
        System.out.println("zz".matches("[a-zA-Z][a-zA-Z]")); //true
        System.out.println("0".matches("[a-zA-Z]"));//false
        System.out.println("0".matches("[a-zA-Z0-9]"));//true


        // [a-d[m-p]] a到d，或m到p
        System.out.println("-----------4-------------");
        System.out.println("a".matches("[a-d[m-p]]"));//true
        System.out.println("d".matches("[a-d[m-p]]")); //true
        System.out.println("m".matches("[a-d[m-p]]")); //true
        System.out.println("p".matches("[a-d[m-p]]")); //true
        System.out.println("e".matches("[a-d[m-p]]")); //false
        System.out.println("0".matches("[a-d[m-p]]")); //false

        // [a-z&&[def]] a-z和def的交集。为:d，e，f
        System.out.println("----------5------------");
        System.out.println("a".matches("[a-z&[def]]")); //false
        System.out.println("d".matches("[a-z&&[def]]")); //true
        System.out.println("0".matches("[a-z&&[def]]")); //false

        // [a-z&&[^bc]] a-z和非bc的交集。(等同于[ad-z])
        System.out.println("-----------6------------_");
        System.out.println("a".matches("[a-z&&[^bc]]"));//true
        System.out.println("b".matches("[a-z&&[^bc]]")); //false
        System.out.println("0".matches("[a-z&&[^bc]]")); //false

        // [a-z&&[^m-p]] a到z和除了m到p的交集。(等同于[a-1q-z])
        System.out.println("-----------7-------------");
        System.out.println("a".matches("[a-z&&[^m-p]]")); //true
        System.out.println("m".matches("[a-z&&[^m-p]]")); //false
        System.out.println("0".matches("[a-z&&[^m-p]]")); //false

    }
}

1.2逻辑运算符-语法示例:

1.&&：并且

2.| ：或

3.\ ：转义字符

代码示例:

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
		String str = "had";
		
		//1.要求字符串是小写辅音字符开头，后跟ad
		String regex = "[a-z&&[^aeiou]]ad";
		System.out.println("1." + str.matches(regex));
		
		//2.要求字符串是aeiou中的某个字符开头，后跟ad
		regex = "[a|e|i|o|u]ad";//这种写法相当于：regex = "[aeiou]ad";
		System.out.println("2." + str.matches(regex));
	}
}

1.3预定义字符-语法示例:

  1. "." ： 匹配任何字符。

  2. "\d"：任何数字[0-9]的简写；

  3. "\D"：任何非数字[^0-9]的简写；

  4. "\s"： 空白字符：[ \t\n\x0B\f\r] 的简写

  5. "\S"： 非空白字符：[^\s] 的简写

  6. "\w"：单词字符：[a-zA-Z_0-9]的简写

  7. "\W"：非单词字符：[^\w]

代码示例:

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
        //.表示任意一个字符
        System.out.println("你".matches("..")); //false
        System.out.println("你".matches(".")); //true
        System.out.println("你a".matches(".."));//true

        // \\d 表示任意的一个数字
        // \\d只能是任意的一位数字
        // 简单来记:两个\表示一个\
        System.out.println("a".matches("\\d")); // false
        System.out.println("3".matches("\\d")); // true
        System.out.println("333".matches("\\d")); // false

        //\\w只能是一位单词字符[a-zA-Z_0-9]
        System.out.println("z".matches("\\w")); // true
        System.out.println("2".matches("\\w")); // true
        System.out.println("21".matches("\\w")); // false
        System.out.println("你".matches("\\w"));//false

        // 非单词字符
        System.out.println("你".matches("\\W")); // true
        System.out.println("---------------------------------------------");
        // 以上正则匹配只能校验单个字符。


        // 必须是数字 字母 下划线 至少 6位
        System.out.println("2442fsfsf".matches("\\w{6,}"));//true
        System.out.println("244f".matches("\\w{6,}"));//false

        // 必须是数字和字符 必须是4位
        System.out.println("23dF".matches("[a-zA-Z0-9]{4}"));//true
        System.out.println("23 F".matches("[a-zA-Z0-9]{4}"));//false
        System.out.println("23dF".matches("[\\w&&[^_]]{4}"));//true
        System.out.println("23_F".matches("[\\w&&[^_]]{4}"));//false
		
	}
}

1.4数量词-语法示例:

  1. X? : 0次或1次

  2. X* : 0次到多次

  3. X+ : 1次或多次

  4. X{n} : 恰好n次

  5. X{n,} : 至少n次

  6. X{n,m}: n到m次(n和m都是包含的)

代码示例:

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
		 // 必须是数字 字母 下划线 至少 6位
        System.out.println("2442fsfsf".matches("\\w{6,}"));//true
        System.out.println("244f".matches("\\w{6,}"));//false

        // 必须是数字和字符 必须是4位
        System.out.println("23dF".matches("[a-zA-Z0-9]{4}"));//true
        System.out.println("23 F".matches("[a-zA-Z0-9]{4}"));//false
        System.out.println("23dF".matches("[\\w&&[^_]]{4}"));//true
        System.out.println("23_F".matches("[\\w&&[^_]]{4}"));//false
	}
}

2. Java 中如何使用正则表达式

在 Java 中，正则表达式的功能主要通过 java.util.regex 包来实现，特别是 Pattern 和 Matcher 类。

2.1 创建 Pattern 对象

Pattern 类是正则表达式的核心，它是用来编译正则表达式并存储的。可以通过 Pattern.compile() 方法来创建一个 Pattern 对象。

Pattern pattern = Pattern.compile("\d+");
2.2 创建 Matcher 对象

Matcher 类则用来执行正则匹配操作。通过 Pattern 对象的 matcher() 方法，可以获得一个 Matcher 对象。

String input = "12345";
Matcher matcher = pattern.matcher(input);
2.3 常见的匹配方法

  • matches(): 判断整个字符串是否与正则表达式匹配

  • find(): 判断字符串中是否包含符合正则的部分

  • group(): 返回匹配的字符串

  • replaceAll(): 替换所有匹配的部分

例如，使用 find() 方法来查找输入字符串中是否包含数字：

if (matcher.find()) {
    System.out.println("Found a number!");
}

3. Java 正则表达式的常见应用

3.1 数据验证

正则表达式在数据验证中非常有用，例如验证电子邮件地址、电话号码等格式。

// 验证电子邮件格式
Pattern emailPattern = Pattern.compile("^[A-Za-z0-9+_.-]+@[A-Za-z0-9.-]+$");
Matcher emailMatcher = emailPattern.matcher("test@example.com");
if (emailMatcher.matches()) {
    System.out.println("Valid email!");
} else {
    System.out.println("Invalid email!");
}
3.2 文本解析

正则表达式也广泛用于从文本中提取信息，例如从日志文件中提取特定的日期、错误信息等。

// 提取日期
Pattern datePattern = Pattern.compile("(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})");
Matcher dateMatcher = datePattern.matcher("2023-01-01");
if (dateMatcher.find()) {
    System.out.println("Year: " + dateMatcher.group(1));
    System.out.println("Month: " + dateMatcher.group(2));
    System.out.println("Day: " + dateMatcher.group(3));
}
3.3 字符串替换

正则表达式可以用来对字符串进行复杂的替换操作。

// 替换所有数字为星号
String result = input.replaceAll("\d", "*");

4. 正则表达式的优化与注意事项

虽然正则表达式非常强大，但在实际应用中，正则表达式的性能问题也需要注意。以下是一些优化建议：

  • 尽量避免过于复杂的正则表达式，尤其是涉及回溯的表达式（如使用大量的 .*）

  • 使用预编译的 Pattern 对象，避免每次匹配时都重新编译正则表达式

  • 在匹配大量数据时，尝试使用更具体的模式，减少不必要的匹配次数

5. 总结

正则表达式是处理字符串的一个强大工具，尤其在 Java 中，它通过 Pattern 和 Matcher 提供了灵活的操作方法。理解并掌握正则表达式的基础语法，以及其常见的应用场景，可以大大提高你的编程效率。通过适当的优化，也能有效避免性能问题。

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