掌握Java-正则表达式(基础篇)

正则表达式在处理字符串的时候非常有用。虽然Java加入正则表达式的支持比较晚（1.4才支持），但是经过几个版本的发展，现在Java对于正则的支持已经非常完善了。我们来学学怎么在Java中使用正则表达式。

以下的方法，如果没有特别说明，就是1.4加入的。为什么要重视版本呢？我觉得这样可以跟踪jdk的发展，知道哪些方法是之后加入的，也就能感受到设计者的思路了。

String类

正则表达式的主要功能有查找（匹配），替换，分割，无论是哪个功能，都是用来处理字符串的。所以在String类上使用正则表达式是理所当然的。

String类上支持正则操作的方法有：

public boolean matches(String regex)
public String replaceFirst(String regex,String replacement)
public String replaceAll(String regex,String replacement)
public String[] split(String regex)
public String[] split(String regex,int limit)

boolean matches(String regex)

判断正则表达式是否匹配整个字符串。

String replaceFirst(String regex,String replacement)
String replaceAll(String regex,String replacement)

替换正则表达式匹配的字符串为replacement参数指定的字符串。replaceFirst替换第一个匹配的字符串。replaceAll替换字符串中所有匹配的字符串。

String[] split(String regex)
String[] split(String regex,int limit)

根据正则表达式对目标字符串进行分割。需要注意的是有limit参数的这个重载版本（见下文详解）。

这些方法涵盖了匹配，替换，分割。基本满足了日常的使用。

String类中的正则方法，本质上是Pattern或者Matcher类相同方法的代理。是为了方便使用而封装的。如果你在使用String的正则方法时，遇到了如下问题：

功能不全。比如查找只有一个matches方法，只能整个匹配，如果想部分匹配就做不到了
正则表达式不能复用。每次使用这些正则方法，传入的都是正则字符串，在内部实例化为Pattern对象，下次使用还得再来一把，Pattern对象没有得到复用，效率低。

如果你遇到了这些问题，那么你可以考虑使用Java中真正的正则表达式类包java.util.regex中的类。

java.util.regex

java.util.regex包是java1.4加入的正则表达式实现的包。这个包里主要的类有：

Pattern
Matcher
MatchResult
PatternSyntaxException

接下来来说说这些类的使用。

Pattern类

Pattern是java.util.regex中的核心类。她代表着一个正则表达式。对于正则操作来说，你首先需要一个正则对象，也就是Pattern，然后你就可以使用她来进行查找，替换，分割。

Pattern的构造函数是私有的，所以新建Pattern的方法是使用它的工厂函数：

1 2	public static Pattern compile(String regex) public static Pattern compile(String regex, int flags)

compile函数通过一个正则字符串来新建Pattern类。他的一个重载版本支持flags参数，来设置正则表达式的一些属性，这个我们后面再细说。

我们来看看Pattern的实例方法：

public String pattern()
public int flags()
public String[] split(CharSequence input)
public String[] split(CharSequence input, int limit)
public Matcher matcher(CharSequence input)

public String pattern()
public int flags()

返回生成Pattern的正则表达式字符串和标志位。

public String[] split(CharSequence input)
public String[] split(CharSequence input, int limit)

根据正则分割字符串。String中的split引用的就是这个方法。我们来说说limit的参数的作用：

limit参数控制split对目标字符串进行几次(limit-1次)分割，最后得到limit个子串。

比如limit=2，那么split对字符串进行2-1=1次分割，得到2个子串。

注意一点，假设正则是”o”,字符串"o1oo"理想情况下会被分割为"","1","",""，也就是匹配与字符串的开头与结尾见认为有一个空字符串，两个相邻的匹配间，也认为有一个空字符串。

再注意一点，目标字符串被正则分割的最多子串个数是固定的(假设为N)，所以limit如果大于这个固定数目后，作用等于N。

再再注意一点，limit可以取三类值：

正数

安装上面说的规则，对目标字符串进行(limit-1)次分割
0

对目标字符串进行尽可能多次(上文提到的N)的分割。得到的子串，末尾的空字符串会被丢弃。

split(CharSequence input)相当于split(CharSequence input, 0)
负数

数字大小无所谓

对目标字符串进行尽可能多次(上文提到的N)的分割。得到的子串，末尾的空字符串会保留。

这里引用JavaDoc中的例子，目标字符串是”boo:and:foo”，看看limit在各种取值下的表现：

Regex       Limit       Result    
:           2           { "boo", "and:foo" }
:           5           { "boo", "and", "foo" }
:           -2          { "boo", "and", "foo" }
o           5           { "b", "", ":and:f", "", "" }
o           -2          { "b", "", ":and:f", "", "" }
o           0           { "b", "", ":and:f" }

public Matcher matcher(CharSequence input)

细心的你可能已经发现了，Pattern对象的实例方法，只包含了分割的操作，那查找和替换呢？

Java正则表达式系统的设计者认为（同时也是一种正则的通用设计了），查找和替换操作有其特殊性，比如查找可能是会进行多次的，查找的过程中还可能穿插着替换操作。这一系列操作就需要有很多状态变量记录当前的查找位置等，而同一正则针对不同的字符串或者相同的字符串不同批次的操作，都有不同的状态，所以这些状态是不可以杂糅进Pattern类的。而是应该针对不同的输入字符串，新建一个对象，对其进行操作，保存其状态。这个类就是Matcher类。

Pattern通过Matcher matcher(CharSequence input)方法建立针对目标字符串的Matcher类，之后就可以使用Matcher类进行查找和替换的操作了。

Matcher类

上文说过了，一个Matcher类，代表的是针对特定输入字符串的查找替换操作集合，同时还记录了查找过程中的各种状态。

Matcher类的方法比较多，我们通过不同的功能来分类说明。

替换相关函数

1 2	public String replaceFirst(String replacement) public String replaceAll(String replacement)

替换正则表达式匹配的字符串为replacement参数指定的字符串。replaceFirst替换第一个匹配的字符串。replaceAll替换字符串中所有匹配的字符串。

String类的replaceFirst和replaceAll引用的就是这两个函数。

注意：replaceFirst和replaceAll在内部调用了reset函数（后文介绍），所以match相关的一些状态，对于这两函数无效。

查找(匹配)相关函数

public boolean matches()

public boolean lookingAt()

public boolean find()
public boolean find(int start)

public boolean matches()

判断正则表达式是否匹配整个字符串。

String类的matches引用的就是这个函数。

public boolean lookingAt()

判断正则表达式是否匹配字符串的前缀。

public boolean find()
public boolean find(int start)

最自由的匹配，也就是我们通常在文本编辑器中使用的查找。find中字符串开头向后搜索，如果匹配到一个子串就放回true。

重载版本可以通过start制定从那个字符开始查找。

需要注意的是，find是可以被多次调用的。如果find查找成功，那么匹配成功的子串的后一个字符串的位置会被记录下来，下一次find就会从这里开始搜索。

所以查找一个字符串中所有匹配的的典型代码是：

Pattern pattern = Pattern.compile("\\d");
Matcher matcher = pattern.matcher("a1b2c3");

while(matcher.find()){
    System.out.println("find!");
}

// 输出
find!
find!
find!

find只会返回是否找到，那我们怎么获得这次匹配到的子串内容呢？以及这次匹配的子串的起止位置呢？别着急，用接下来介绍的组(group)相关函数就可以获取到。

组(group)相关函数

组是正则表达式中的一个概念。正则中，用括号括起来的一段子正则被称为一个组。整个正则也是一个组，是第0组。其他的组，从左往右，从1开始编号。

那么组有什么用处呢？最重要的用处就是我们可以在正则，或者匹配字符串中引用组的内容。每次查找也可以查看每个组匹配的字符串。

比如，输入一个身份证号，我们想要取出生日的字段，可以用以下代码：

Pattern pattern = Pattern.compile("\\d{6}((\\d{4})(\\d{2})(\\d{2}))[\\dX]{4}");
Matcher matcher = pattern.matcher("150144199305011417");

while(matcher.find()){
    System.out.println(matcher.group());  //整个身份证号
    System.out.println(matcher.group(1)); //生日
    System.out.println(matcher.group(2)); //生日-年
    System.out.println(matcher.group(3)); //生日-月
    System.out.println(matcher.group(4)); //生日-日
}

//输出
150144199305015417
19930501
1993
05
01

可以看到，在组这个功能的支持下，我们可以提取正则表达式所匹配的各个组的子串，很方便。group函数是组相关函数的其中一个，接下来我们来全面介绍组相关的函数。

public int groupCount()

public String group()
public String group(int group)

public int start()
public int start(int group)

public int end()
public int end(int group)

public int groupCount()

返回正则表达式中组的个数。不计入第0组。

public String group()
public String group(int group)

返回上一次匹配所匹配的子串。不带参数的group表示第0组，也就是整个正则所匹配的结果。

如果上一次匹配没有成功或者不存在上一次匹配，则抛出java.lang.IllegalStateException异常。

public int start()
public int start(int group)

返回上一次匹配所匹配的子串的起始位置。不带参数的group表示第0组，也就是整个正则所匹配的结果的起始位置。

如果上一次匹配没有成功或者不存在上一次匹配，则抛出java.lang.IllegalStateException异常。

public int end()
public int end(int group)

返回上一次匹配所匹配的子串的结束位置的后一个位置。不带参数的group表示第0组，也就是整个正则所匹配的结果的结束位置的后一个位置。

如果上一次匹配没有成功或者不存在上一次匹配，则抛出java.lang.IllegalStateException异常。

结合使用find和组相关函数，就可以实现非常复杂的查找操作。

重置状态相关函数

find是会保存中间状态的，那如果我们find一半，想从头find怎么办呢？重新生成一个Matcher类？不用，可以使用Matcher的的重置相关函数，重置Matcher的状态，还可以中途切换目标字符串或者正则表达式！

1
2
3

public Matcher reset()
public Matcher reset(CharSequence input)
public Matcher usePattern(Pattern newPattern)

public Matcher reset()
public Matcher reset(CharSequence input)

重置Matcher的内部状态。如果指定input，则可以替换目标字符串。

public Matcher usePattern(Pattern newPattern)

切换正则表达式。

注意切换正则表达式会丢失上一次的匹配的组的信息，但是Matcher的状态不会丢失。

Pattern pattern = Pattern.compile("\\d");
Matcher matcher = pattern.matcher("a1b2c");

matcher.find();
System.out.println(matcher.group());

matcher.usePattern(Pattern.compile("[a-z]"));
System.out.println(matcher.group());

matcher.find();
System.out.println(matcher.group());

//输出
1
null
b           <- 切换正则表达式后，依然从1后面开始搜索

上文提到的正则表达式操作，覆盖了常用的正则表达式操作。虽然Matcher还有其他的一些函数，但是都是比较少用到的，这些将会在掌握Java-正则表达式(进阶篇)中提到。