Java正则表达式详解

正则表达式(Regular Expression)又称正规表示法、常规表示法,在代码中常简写为 regex、regexp 或 RE,它是计算机科学的一个概念。

正则表达式是一个强大的字符串处理工具,可以对字符串进行查找、提取、分割、替换等操作,是一种可以用于模式匹配和替换的规范。一个正则表达式就是由普通的字符(如字符 a~z)以及特殊字符(元字符)组成的文字模式,它用以描述在查找文字主体时待匹配的一个或多个字符串。

String 类里也提供了如下几个特殊的方法。
  • boolean matches(String regex):判断该字符串是否匹配指定的正则表达式。
  • String replaceAll(String regex, String replacement):将该字符串中所有匹配 regex 的子串替换成 replacement。
  • String replaceFirst(String regex, String replacement):将该字符串中第一个匹配 regex 的子串替换成 replacement。
  • String[] split(String regex):以 regex 作为分隔符,把该字符串分割成多个子串。

上面这些特殊的方法都依赖于 Java 提供的正则表达式支持,除此之外,Java 还提供了 Pattern 和 Matcher 两个类专门用于提供正则表达式支持。

很多读者都会觉得正则表达式是一个非常神奇、高级的知识,其实正则表达式是一种非常简单而且非常实用的工具。正则表达式是一个用于匹配字符串的模板。实际上,任意字符串都可以当成正则表达式使用。例如“abc”,它也是一个正则表达式,只是它只能匹配“abc”字符串。

如果正则表达式仅能匹配“abc”这样的字符串,那么正则表达式也就不值得学习了。正则表达式作为一个用于匹配字符串的模板,将某个字符模式与所搜索的字符串进行匹配。本文简单了解一下如何使用正则表达式来操作字符串。

正则表达式支持字符

创建正则表达式就是创建一个特殊的字符串。正则表达式所支持的合法字符如表 1 所示。

表 1 正则表达式所支持的合法字符
字符 解释
X 字符x(x 可代表任何合法的字符)
\0mnn 八进制数 0mnn 所表示的字符
\xhh 十六进制值 0xhh 所表示的字符
\uhhhh 十六进制值 0xhhhh 所表示的 Unicode 字符
\t 制表符(“\u0009”)
\n 新行(换行)符(‘\u000A’)
\r 回车符(‘\u000D’)
\f  换页符(‘\u000C’)
\a 报警(bell)符(‘\u0007’)
\e Escape 符(‘\u001B’)
\cx x 对应的的控制符。例如,\cM匹配 Ctrl-M。x 值必须为 A~Z 或 a~z 之一。

除此之外,正则表达式中有一些特殊字符,这些特殊字符在正则表达式中有其特殊的用途,比如前面介绍的反斜线\

如果需要匹配这些特殊字符,就必须首先将这些字符转义,也就是在前面添加一个反斜线\。正则表达式中的特殊字符如表 2 所示。

表 2 正则表达式中的特殊字符
特殊字符 说明
$ 匹配一行的结尾。要匹配 $ 字符本身,请使用\$
^ 匹配一行的开头。要匹配 ^ 字符本身,请使用\^
() 标记子表达式的开始和结束位置。要匹配这些字符,请使用\(\)
[] 用于确定中括号表达式的开始和结束位置。要匹配这些字符,请使用\[\]
{} 用于标记前面子表达式的出现频度。要匹配这些字符,请使用\{\}
* 指定前面子表达式可以出现零次或多次。要匹配 * 字符本身,请使用\*
+ 指定前面子表达式可以出现一次或多次。要匹配 + 字符本身,请使用\+
? 指定前面子表达式可以出现零次或一次。要匹配 ?字符本身,请使用\?
. 匹配除换行符\n之外的任何单字符。要匹配.字符本身,请使用\.
\ 用于转义下一个字符,或指定八进制、十六进制字符。如果需匹配\字符,请用\\
| 指定两项之间任选一项。如果要匹配字符本身,请使用\|

将上面多个字符拼起来,就可以创建一个正则表达式。例如:

"\u0041\\\\" // 匹配 A\
"\u0061\t"  // 匹配a<制表符>
"\\?\\["    // 匹配?[

注意:可能大家会觉得第一个正则表达式中怎么有那么多反斜杠?这是由于 Java 字符串中反斜杠本身需要转义,因此两个反斜杠(\\)实际上相当于一个(前一个用于转义)。

上面的正则表达式依然只能匹配单个字符,这是因为还未在正则表达式中使用“通配符”,“通配符”是可以匹配多个字符的特殊字符。正则表达式中的“通配符”远远超出了普通通配符的功能,它被称为预定义字符,正则表达式支持如表 3 所示的预定义字符。

表 3 预定义字符
预定义字符 说明
. 可以匹配任何字符
\d 匹配 0~9 的所有数字
\D 匹配非数字
\s 匹配所有的空白字符,包括空格、制表符、回车符、换页符、换行符等
\S 匹配所有的非空白字符
\w 匹配所有的单词字符,包括 0~9 所有数字、26 个英文字母和下画线_
\W 匹配所有的非单词字符

上面的 7 个预定义字符其实很容易记忆,其中:
  • d 是 digit 的意思,代表数字。
  • s 是 space 的意思,代表空白。
  • w 是 word 的意思,代表单词。
  • d、s、w 的大写形式恰好匹配与之相反的字符。

有了上面的预定义字符后,接下来就可以创建更强大的正则表达式了。例如:

c\\wt    // 可以匹配cat、cbt、cct、cOt、c9t等一批字符串
\\d\\d\\d-\\d\\d\\d-\\d\\d\\d\\d    // 匹配如 000-000-0000 形式的电话号码

在一些特殊情况下,例如,若只想匹配 a~f 的字母,或者匹配除 ab 之外的所有小写字母,或者匹配中文字符,上面这些预定义字符就无能为力了,此时就需要使用方括号表达式,方括号表达式有如表 4 所示的几种形式。

表 4 方括号表达式
方括号表达式 说明
表示枚举 例如[abc]表示 a、b、c 其中任意一个字符;[gz]表示 g、z 其中任意一个字符
表示范围:- 例如[a-f]表示 a~f 范围内的任意字符;[\\u0041-\\u0056]表示十六进制字符 \u0041 到 \u0056 范围的字符。范围可以和枚举结合使用,如[a-cx-z],表示 a~c、x~z 范围内的任意字符
表示求否:^ 例如[^abc]表示非 a、b、c 的任意字符;[^a-f]表示不是 a~f 范围内的任意字符
表示“与”运算:&& 例如 [a-z&&[def]]是 a~z 和 [def] 的交集,表示 d、e
f[a-z&&^bc]]是 a~z 范围内的所有字符,除 b 和 c 之外
[ad-z] [a-z&&[m-p]]是 a~z 范围内的所有字符,除 m~p 范围之外的字符
表示“并”运算 并运算与前面的枚举类似。例如[a-d[m-p]]表示 [a-dm-p]
方括号表达式比前面的预定义字符灵活多了,几乎可以匹配任何字符。例如,若需要匹配所有的中文字符,就可以利用 [\\u0041-\\u0056] 形式——因为所有中文字符的 Unicode 值是连续的,只要找出所有中文字符中最小、最大的 Unicode 值,就可以利用上面形式来匹配所有的中文字符。

正则表达式还支持圆括号,用于将多个表达式组成一个子表达式,圆括号中可以使用或运算符|。例如,正则表达式“((public)|(protected)|(private))”用于匹配 Java 的三个访问控制符其中之一。

除此之外,Java 正则表达式还支持如表 5 所示的几个边界匹配符。

表 5 边界匹配符
边界匹配符 说明
^ 行的开头
$ 行的结尾
\b 单词的边界
\B 非单词的边界
\A 输入的开头
\G 前一个匹配的结尾
\Z 输入的结尾,仅用于最后的结束符
\z 输入的结尾

前面例子中需要建立一个匹配 000-000-0000 形式的电话号码时,使用了 \\d\\d\\d-\\d\\d\\d-\\d\\d\\d\\d 正则表达式,这看起来比较烦琐。实际上,正则表达式还提供了数量标识符,正则表达式支持的数量标识符有如下几种模式。
  • Greedy(贪婪模式):数量表示符默认采用贪婪模式,除非另有表示。贪婪模式的表达式会一直匹配下去,直到无法匹配为止。如果你发现表达式匹配的结果与预期的不符,很有可能是因为你以为表达式只会匹配前面几个字符,而实际上它是贪婪模式,所以会一直匹配下去。
  • Reluctant(勉强模式):用问号后缀(?)表示,它只会匹配最少的字符。也称为最小匹配模式。
  • Possessive(占有模式):用加号后缀(+)表示,目前只有 Java 支持占有模式,通常比较少用。

三种模式的数量表示符如表 6 所示。

表 6 三种模式的数量表示符
贪婪模式 勉强模式 占用模式 说明
X? X?? X?+ X表达式出现零次或一次
X* X*? X*+ X表达式出现零次或多次
X+ X+? X++ X表达式出现一次或多次
X{n} X{n}? X{n}+ X表达式出现 n 次
X{n,} X{n,}? X{n,}+ X表达式最少出现 n 次
X{n,m} X{n,m}? X{n,m}+ X表达式最少出现 n 次,最多出现 m 次

关于贪婪模式和勉强模式的对比,看如下代码:

String str = "hello,java!";
// 贪婪模式的正则表达式
System.out.println(str.replaceFirst("\\w*" , "■"));    //输出■,java!
// 勉强模式的正则表达式
System.out.println(str.replaceFirst("\\w*?" , "■""));    //输出■hello, java!

当从“hello java!”字符串中查找匹配\\w*子串时,因为\w*使用了贪婪模式,数量表示符*会一直匹配下去,所以该字符串前面的所有单词字符都被它匹配到,直到遇到空格,所以替换后的效果是“■,Java!”;如果使用勉强模式,数量表示符*会尽量匹配最少字符,即匹配 0 个字符,所以替换后的结果是“■hello,java!”。

编程帮,一个分享编程知识的公众号。跟着站长一起学习,每天都有进步。

通俗易懂,深入浅出,一篇文章只讲一个知识点。

文章不深奥,不需要钻研,在公交、在地铁、在厕所都可以阅读,随时随地涨姿势。

文章不涉及代码,不烧脑细胞,人人都可以学习。

当你决定关注「编程帮」,你已然超越了90%的程序员!

编程帮二维码
微信扫描二维码关注