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Java正则表达式完全攻略（非常详细，附带实例）

正则表达式用于指定字符串模式，可以使用正则表达式来定位与特定模式匹配的字符串。

例如，假设你想在 HTML 文件中查找超链接，需要查找 <a href="..."> 模式的字符串。但请注意，这个字符串内可能会有多余的空格，或者 URL 可能被单引号括起来，这些都会影响对字符串的查找。但是正则表达式为你提供了一个更加精确的语法，用于判断哪些字符序列是合法匹配的。

接下来，你将看到 Java API 中的正则表达式语法，以及如何使用正则表达式。

Java正则表达式语法

在正则表达式中，字符表示其自身，除非它是保留字符之一： 
. * + ? { | () [ \ ^ $
例如：
字符类（character class）是一组用方括号括起来的可选择的字符集合，例如 [Jj]、 [0-9]、[A-Za-z] 或 [^0-9]。在字符类中，字符 - 表示一个范围（Unicode 值位于两个边界之间的所有字符）。然而如果符号 - 是字符类中的第一个或最后一个字符，则表示其自身（ - ）。如果字符 ^ 是字符类中的第一个字符，则表示补集（除指定的字符外的所有字符）。

此外还有许多预定义的字符类（predefined character class），例如 \d（数字）或 \p{Sc}（Unicode 货币符号）。参见表 1。

表 1 正则表达式语法
表达式 功能描述 范例
字符
c, 除 .\*+?{|()[\<^$ 之外的字符 字符 c J
. 表示除行终止符之外的其他任意字符，或者在 DOTALL 标志设置后的任意字符  
\x{p} 十六进制码为 p 的 Unicode 码点 \x{1D546}
\uhhhh, \xhh, \0o, \0oo, \0ooo 具有给定十六进制或八进制值的 UTF-16 码元 \uFEFF
\a, \e, \f, \n, \r, \t 响铃符 (\x{7})、转义符 (\x{1B})、换页符 (\x{B})、换行符 (\x{A})、回车符 (\x{D})、制表符 (\x{9}) \n
\cc 其中 c 在 [A-Z] 范围内，或者是 @[\]^_? 其中之一 字符 c 的控制字符 \cH 是一个退格符 (\x{8})
\c，c 不在 [A-Za-z0-9] 的范围内 字符 c \\
\Q ... \E 引号内的所有内容 \Q(...)\E 匹配字符串 (...)
字符类
[C1 C2 ...] , 其中 Ci 是 c-d 的多个字符，或者是字符类 任意由 C1、C2... 表示的字符 [0-9+-]
[^...] 字符类的补集 [^\d\s]
[...&&...] 字符类的交集 [\p{L}&&[^A-Za-z]]
\p{...}, \P{...} 预定义字符类（见表 2）；它的补集 \p{L} 匹配一个 Unicode 字母，同时 \pL 也匹配该字母，可以忽略单个字母情况下的括号
\d, \D 数字 ([0-9]，或者在设置了 UNICODE_CHARACTER_CLASS 标记时表示 \p {Digit}；它的补集 \d+ 是一个数字序列
\w, \W 单词字符 [a-zA-Z0-9_]，或者在设置了 UNICODE_CHARACTER_CLASS 标记时表示 Unicode 单词字符；它的补集  
\s, \S 空格 ([\n\r\t\f\x{B}]，或者在设置了 UNICODE_CHARACTER_CLASS 标记时表示 \p{IsWhite_Space}）；它的补集 \s*,\s* 是一个由可选的空格字符包围的逗号
\h, \v, \H, \V 水平空白字符、垂直空白字符、它们的补集  
序列和选择
XY 任意从 X 开始，后面跟随 Y 的字符串 [1-9][0-9]* 是一个非 0 开头的正整数
X|Y 任意 X 或者 Y 的字符串 http|ftp
分组
(X) 捕获 X 的匹配 '([^’]*)' 捕获被引用的文本
\n 第 n 组 (['"]).*\1 匹配 'Fred' 或者 "Fred"，但是不匹配 "Fred'
(?<name>X) 捕获与给定名称匹配的 X '(?<id>[A-Za-z0-9]+)' 捕获名称为 id 的匹配
\k<name> 给定名称的组 \k<id> 匹配名称为 id 的分
(?:X) 仅使用括号，不捕获 X 在 (?:http|ftp)://(.*) 中，在 :// 之后的匹配是 \1
(?f1f2...:X), (?f1...-fk...:X) 其中 fi 在 [dimsux] 中 匹配但是不捕获给定标志开或关（在 - 之后） (?i:jpe?g) 是一个不区分大小写的匹配
其他 (?.. .) 查阅 Pattern API 手册  
量词
X? X 是可选的 \+? 是可选的 + 号
X*, X+ 0 或多个 X；1 或多个 X [1-9][0-9]+ 表示大于等于 10 的整数
X{n}, X{n,}, X{m,n} n 个 X；至少 n 个 X；m 到 n 个 X [0-7]{1,3} 表示 1 到 3 位的八进制数
Q?, Q 是一个量词表达式 勉强量词，先尝试最短匹配，再尝试最长匹配 .*(<.+?>).* 捕获尖括号内的最短序列
Q+, Q 是一个量词表达式 独占量词，在不回溯的情况下获取最长匹配 '[^']*+' 匹配单引号内的字符串，并且在字符串中没有右侧单引号的情况下立即匹配失败
边界匹配
^ $ 输入的开头和结尾（或者多行模式中的开头行和结尾行） ^Java$ 匹配输入中的 Java 或者单行的 Java
\A \Z \z 输入的开头、输入的结尾、输入的绝对结尾（在多行模式中不变）  
\b \B 单词边界，非单词边界 \bJava\b 匹配单词 Java
\R Unicode 行分隔符  
\G 上一个匹配的结尾  


表 2 预定义的字符类 \p{...}
名字 功能描述
posixClass posixClass 是 Lower、Upper、Alpha、Digit、Alnum、Punct、Graph、Print、Cntrl、XDigit、Space、Blank、ASCII之一，它会依据UNICODE_CHARACTER_CLASS标志的值而被解释为POSIX或者Unicode类
IsScript, sc=Script, script=Script 能够被 Character.UnicodeScript.forName 接受的脚本
InBlock, blk = Block, block = Block 能够被 Character.UnicodeBlock.forName 接受的块
Category, InCategory, gc=Category, general_category=Category Unicode 通用类别中的单字母或者双字母的名字
IsProperty Property 是以下种类之一：Alphabetic、Ideographic、Letter、Lowercase、Uppercase、Titlecase、Punctuation、Control、White_Space、Digit、Hex_Digit、Join_Control、Noncharacter_Code_Point、Assigned
javaMethod 调用 Character.isMethod() 方法（必须是没有被废弃的方法）

字符 ^ 和 $ 分别匹配输入的开头和结尾。

如果需要使用. * + ? { | () [ \ ^ $ 这些符号的字面意思，那么需要在这些符号前加一个反斜杠。在字符类中，只需要转译 [ 和 \ ，前提是仔细处理 ]　-　^ 的位置。例如， []^-] 是一个包含这 3 个字符的类。

或者也可以使用 \Q 和 \E 将字符串括起来。例如，\(\$0\.99\) 和 \Q($0.99)\E 都与字符串 ($0.99) 匹配。

如果字符串包含较多的正则表达式语法中的特殊字符，则可以通过调用 Parse.quote(str) 将它们全部转义。这样做会直接用 \Q 和 \E 把字符串括起来，而且可以处理好 str 内包含 \E 的特殊情况。

Java正则表达式检测匹配

通常使用正则表达式的方式有两种：检测字符串是否与正则表达式匹配，要么查找出字符串中正则表达式的所有匹配。

在第一种情况下，可以直接使用静态 matches() 方法： 
String regex = "[+-]?\\d+";
CharSequence input = ...;
if (Pattern.matches(regex, input)) {
    ...
}

如果需要多次使用同一个正则表达式，那么编译它能更好地提高运行效率。然后，为每个输入都创建一个 Matcher： 
Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
Matcher matcher = pattern.matcher(input);
if (matcher.matches()) ...
如果匹配成功，那么能够获取匹配组的位置。

如果想要测试输入是否包含匹配，可以使用 find() 方法来替代： 
if (matcher.find()) ...

Java正则表达式查找所有匹配

考虑正则表达式的另一个常见用法——在输入中查找所有匹配。为此，我们可以使用下面的循环： 
String input = ...;
Matcher matcher = pattern.matcher(input);
while (matcher.find()) {
   String match = matcher.group();
   int matchStart = matcher.start();
   int matchEnd = matcher.end();
   ...
}
通过这种方式，可以依次处理每个匹配。正如上面的代码片段所示，可以获取匹配的字符串及其在输入字符串中的位置。

更优雅的方式是，可以调用 results() 方法来获取一个 Stream<MatchResult>。MatchResult 接口就像 Matcher 类一样，有 group、start() 和 end() 方法。（事实上，Matcher 类实现了这个接口。）

下面展示了如何获取所有匹配的列表： 
List<String> matches = pattern.matcher(input)
.results()
.map(Matcher::group)
.toList();

如果在文件中保存了数据，则可以使用 Scanner.findAll() 方法来获取一个 Stream< MatchResult>，这样就无须将先将内容读取到字符串中。可以将 Pattern 或模式字符串作为参数传递： 
var in = new Scanner(path, StandardCharsets.UTF_8);
Stream<String> words = in.findAll("\\pL+")
.map(MatchResult::group);

Java正则表达式分组

通常可以使用分组来提取匹配的组件。例如，假设在发票中有一个行项目，包括商品名称、数量和单价等信息，如下所示： 
Blackwell Toaster USD29.95

以下是一个正则表达式，它可以用分组的形式来处理数据中每个部分： 
(\p{Alnum}+(\s+\p{Alnum}+)*)\s+([A-Z]{3})([0-9.]*)

在匹配后，可以从匹配器中提取第 n 个分组： 
String contents = matcher.group(n);

分组按照它们的左括号排序，编号从 1 开始（分组 0 表示整个输入）。下列代码片段演示了如何将输入拆分： 
Matcher matcher = pattern.matcher(input);
if (matcher.matches()) {
   item = matcher.group(1);
   currency = matcher.group(3);
   price = matcher.group(4);
}

这里我们对分组2并不感兴趣，因为它由重复产生的括号组成。为了更加清楚地表示，我们可以使用非捕获组来处理： 
?:
或者按名字捕获： 
<item><currency><price>

然后，就可以使用名称来获取商品了： 
item = matcher.group("item");

通过 start() 和 end() 方法，可以获得分组在输入中的位置： 
int itemStart = matcher.start("item");
int itemEnd = matcher.end("item");

按名称获取分组只适用于 Matcher，而不适用于 MatchResult。

注意，如果分组中有重复，比如上面的例子中的 (\s+\p{Alnum}+)*，那么将不能得到它的所有匹配。group() 方法只产生最后一个匹配，这基本是无意义的。这时，需要用另一个分组来捕获整个表达式。

Java正则表达式按分隔符拆分

有时，你希望按照匹配的分隔符拆分输入，并保持其他内容不变。Pattern.split() 方法将会自动完成这项工作。你可以获得一组去掉分隔符的字符串数组： 
String input = ...;
Pattern commas = Pattern.compile("\\s*,\\s*");
String[] tokens = commas.split(input);
// "1, 2, 3" turns into ["1", "2", "3"]

如果有很多标记，则可以通过以下代码惰性地获取它们： 
Stream<String> tokens = commas.splitAsStream(input);

如果不关心预编译模式或惰性获取，那么可以使用String.split() 方法： 
String[] tokens = input.split("\\s*,\\s*");

如果输入数据在文件中，那么需要使用扫描器： 
var in = new Scanner(path, StandardCharsets.UTF_8);
in.useDelimiter("\\s*,\\s*");
Stream<String> tokens = in.tokens();

Java正则表达式替换匹配

如果希望用字符串来替换正则表达式的所有匹配，那么可以调用匹配器的 replaceAll() 方法： 
Matcher matcher = commas.matcher(input);
String result = matcher.replaceAll(",");
// Normalizes the commas

如果不关注预编译模式，那么可以使用 String 类的 replaceAll() 方法： 
String result = input.replaceAll("\\s*,\\s*", ",");

替换字符串可以包含分组编号 $n 或名称 ${name}，它们将被替换为对应的捕获组的内容： 
String result = "3:45".replaceAll(
"(\\d{1,2}):(?<minutes>\\d{2})",
"$1 hours and ${minutes} minutes");
// Sets result to "3 hours and 45 minutes"

可以使用 \ 来转义替换字符串中的 $ 和 \，也可以调用 Matcher.quoteReplacement() 方法来进行便捷处理： 
matcher.replaceAll(Matcher.quoteReplacement(str))

如果想执行比按照分组匹配拼接更复杂的操作，那么可以使用替换函数来取代替换字符串。该函数接受 MatchResult 作为参数并生成字符串。例如，下面的例子中我们用大写字母来替换所有的至少包含 4 个字母的单词： 
String result = Pattern.compile("\\pL{4,}")
.matcher("Mary had a little lamb")
.replaceAll(m -> m.group().toUpperCase());
// Yields "MARY had a LITTLE LAMB"
replaceFirst() 方法将只替换模式匹配中第一次出现的匹配。

Java正则表达式的标志

标志（flag）可以改变正则表达式的行为。可以在编译模式时指定它们： 
Pattern pattern = Pattern.compile(regex,
Pattern.CASE_INSENSITIVE | Pattern.UNICODE_CHARACTER_CLASS);

以下是一些常用标志：
最后两个标志不能在正则表达式内部指定。

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