Java 正则表达式快速入门 – wiki基地

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Java 正则表达式快速入门：解锁强大的文本处理能力

在日常的软件开发中，我们经常需要对文本进行各种各样的操作，比如：

  • 验证用户输入的格式（邮箱、手机号、密码强度等）。
  • 从日志文件中提取特定信息（日期、IP地址、错误码等）。
  • 替换文本中的敏感词或特定模式的字符串。
  • 按规则分割字符串。
  • 查找文本中符合某种模式的所有子串。

对于这些任务，如果只使用简单的字符串查找、截取、替换方法，代码会变得异常复杂、难以维护，且不够灵活。这时，正则表达式（Regular Expression，简称 Regex 或 RegExp）就成了我们的救星。

正则表达式是一种强大、灵活且高效的文本处理工具，它使用一套特定的字符组合来定义文本模式。你可以把正则表达式想象成一个强大的搜索模式或者一个复杂的文本过滤器。

Java 语言在 java.util.regex 包中提供了内置的正则表达式支持，这一套 API 设计精良，功能强大，符合工业标准的正则表达式规范（通常是 Perl 风格）。掌握 Java 的正则表达式 API，将极大地提升你处理字符串的能力。

本文将带你快速入门 Java 正则表达式，从基础概念到核心 API 的使用，并通过丰富的示例代码，让你能够快速上手，解决实际问题。

第一部分：正则表达式基础语法 (独立于 Java 的概念)

在深入学习 Java 的正则表达式 API 之前，了解正则表达式本身的基本语法是至关重要的。正则表达式有一套通用的规则，这些规则在不同的编程语言中大体相似。

1. 普通字符 (Literal Characters)

大多数字符在正则表达式中都表示其字面含义。例如：

  • a 匹配字符 ‘a’。
  • 1 匹配字符 ‘1’。
  • hello 匹配字符串 “hello”。

2. 元字符 (Metacharacters)

有些字符在正则表达式中有特殊的含义，它们被称为元字符。理解这些元字符是掌握正则表达式的关键。常见的元字符包括：

  • .：匹配除换行符 \n 之外的任意单个字符。
  • *：匹配前一个元素零次或多次。例如 a* 匹配 “”, “a”, “aa”, “aaa” 等。
  • +：匹配前一个元素一次或多次。例如 a+ 匹配 “a”, “aa”, “aaa” 等，但不匹配 “”。
  • ?：匹配前一个元素零次或一次。例如 a? 匹配 “” 或 “a”。
  • |：选择符，匹配 | 前或后的表达式。例如 cat|dog 匹配 “cat” 或 “dog”。
  • ()：分组符，将一个子表达式组合起来，可以用于量词修饰或捕获匹配的子串。
  • []：字符集，匹配方括号内的任意一个字符。例如 [abc] 匹配 ‘a’, ‘b’, 或 ‘c’。
  • {}：量词符，指定匹配前一个元素的次数。
    • {n}：恰好匹配 n 次。例如 a{3} 匹配 “aaa”。
    • {n,}：至少匹配 n 次。例如 a{2,} 匹配 “aa”, “aaa”, “aaaa” 等。
    • {n,m}：匹配 n 到 m 次（包含 n 和 m）。例如 a{2,4} 匹配 “aa”, “aaa”, “aaaa”。
  • ^：行首定位符，匹配行的开头（在字符集 [] 内时表示取反）。
  • $：行尾定位符，匹配行的末尾。
  • \：转义符，用于转义元字符，使其匹配字面含义。例如 \. 匹配字符 ‘.’, \\ 匹配字符 ‘\’。

3. 字符集 (Character Classes)

使用 [] 可以创建自定义的字符集。

  • [abc]：匹配 ‘a’、’b’ 或 ‘c’。
  • [a-z]：匹配任意小写字母。
  • [A-Z]：匹配任意大写字母。
  • [0-9]：匹配任意数字。
  • [a-zA-Z0-9]：匹配任意字母或数字。
  • [^abc]：匹配除 ‘a’、’b’、’c’ 之外的任意字符（在 [] 内的 ^ 表示否定）。

还有一些预定义的字符类，使用反斜杠 \ 开头：

  • \d：匹配任意数字，等价于 [0-9]。
  • \D：匹配任意非数字字符，等价于 [^0-9]。
  • \w：匹配任意单词字符（字母、数字、下划线），等价于 [a-zA-Z0-9_]。
  • \W：匹配任意非单词字符，等价于 [^a-zA-Z0-9_]。
  • \s：匹配任意空白字符（空格、制表符、换行符等），等价于 [\t\n\r\f\v]。
  • \S：匹配任意非空白字符，等价于 [^\t\n\r\f\v]。

4. 定位符 (Anchors)

定位符不匹配字符本身，而是匹配字符出现的位置。

  • ^：匹配字符串的开始。
  • $：匹配字符串的结束。
  • \b：匹配单词边界，即一个单词字符 \w 和一个非单词字符 \W 之间的位置，或单词字符与字符串的开头/结尾之间的位置。
  • \B：匹配非单词边界。

5. 分组与引用 (Grouping and Backreferences)

使用 () 可以将一个正则表达式的一部分组合成一个逻辑单元。这在几种情况下非常有用：

  • 应用量词于整个组：例如 (ab)+ 匹配 “ab”, “abab”, “ababab” 等。
  • 捕获匹配的子串：每个括号内的组都会捕获其匹配的文本，这些捕获的子串可以后续引用（回溯引用）或在匹配结果中提取。
  • 回溯引用：在正则表达式中，可以使用 \n 来引用前面第 n 个捕获组匹配到的文本。例如 (\w+)\s+\1 匹配重复的单词，如 “word word”。
  • 非捕获组：使用 (?:...) 可以进行分组但不捕获匹配的文本，这在只需要组合但不需要提取子串时可以提高效率。

6. 贪婪、勉强和独占量词 (Greedy, Reluctant, and Possessive Quantifiers)

量词 (*, +, ?, {n,m}) 默认是贪婪的 (Greedy)，它们会尽可能多地匹配文本。

  • * 贪婪匹配零次或多次。
  • + 贪婪匹配一次或多次。
  • ? 贪婪匹配零次或一次。
  • {n,m} 贪婪匹配 n 到 m 次。

在量词后加上 ? 可以使其变为勉强的 (Reluctant) 或非贪婪的。它们会尽可能少地匹配文本。

  • *? 勉强匹配零次或多次。
  • +? 勉强匹配一次或多次。
  • ?? 勉强匹配零次或一次。
  • {n,m}? 勉强匹配 n 到 m 次。

在量词后加上 + 可以使其变为独占的 (Possessive)。它们会尽可能多地匹配文本，但不回溯。这通常用于提高性能，但可能导致匹配失败。

  • *+ 独占匹配零次或多次。
  • ++ 独占匹配一次或多次。
  • ?+ 独占匹配零次或一次。
  • {n,m}+ 独占匹配 n 到 m 次。

示例：匹配 HTML 标签 <.*>，对于 <p><b>hello</b></p>，贪婪的 .* 会匹配 <b>hello</b></p>，结果是 <p><b>hello</b></p>。而勉强的 .*? 只会匹配 p>，结果是 <p> 和 <b> 和 </b> 和 </p>。

第二部分：Java 的 java.util.regex API

Java 的正则表达式功能主要由 java.util.regex 包中的两个核心类提供：Pattern 和 Matcher。

  • Pattern 类：

    • Pattern 对象是一个正则表达式的编译表示。
    • 它是一个不可变 (immutable) 的对象，线程安全。
    • 编译正则表达式是一个相对耗时的操作，因此如果同一个正则表达式需要多次使用，应该将其编译为 Pattern 对象并重用，而不是每次都重新编译。
    • Pattern 类没有公共构造函数。要创建一个 Pattern 对象，需要调用其静态方法 Pattern.compile()。

  • Matcher 类：

    • Matcher 对象是对输入字符串执行匹配操作的引擎。
    • 它是一个有状态 (stateful) 的对象，不是线程安全的。
    • 通过调用 Pattern 对象的 matcher() 方法并传入要匹配的输入字符串来获取 Matcher 对象。
    • Matcher 类提供了多种执行匹配操作的方法（查找、替换、验证等）。

基本工作流程：

  1. 定义正则表达式字符串。 注意：在 Java 字符串中表示反斜杠 \ 时，需要使用 \\ 进行转义。所以，正则表达式中的 \d 在 Java 字符串中写成 "\\d"，\ 写成 "\\\\"。
  2. 编译正则表达式。 使用 Pattern.compile(regexString) 方法将正则表达式字符串编译成 Pattern 对象。
  3. 创建匹配器。 使用 pattern.matcher(inputString) 方法创建一个 Matcher 对象，指定要在哪个输入字符串上执行匹配。
  4. 执行匹配操作。 调用 Matcher 对象的方法执行所需的匹配操作（matches(), find(), replaceAll(), split() 等）。

1. 编译正则表达式：Pattern.compile()

这是使用正则表达式的第一步。

“`java
import java.util.regex.Pattern;

// 定义正则表达式字符串
String regex = “a+b”; // 匹配一个或多个 ‘a’ 后面跟着一个 ‘b’

// 编译正则表达式
Pattern pattern = Pattern.compile(regex);

System.out.println(“正则表达式编译成功。”);
“`

Pattern.compile() 方法还可以接受一个可选的标志参数，用于修改匹配行为，例如忽略大小写、多行匹配等。常见的标志常量定义在 Pattern 类中，例如：

  • Pattern.CASE_INSENSITIVE：忽略大小写匹配。
  • Pattern.MULTILINE：启用多行模式。在这种模式下，^ 和 $ 除了匹配整个字符串的开头和结尾外，还会匹配行首和行尾（由 \n 或 \r 分隔）。
  • Pattern.DOTALL：启用 Dotall 模式。在这种模式下，. 会匹配包括行终止符在内的任意字符。
  • Pattern.COMMENTS：忽略模式中的空白和以 # 开头的行，方便编写带注释的复杂正则表达式。

“`java
// 编译正则表达式，忽略大小写
Pattern patternIgnoreCase = Pattern.compile(“hello”, Pattern.CASE_INSENSITIVE);

// 编译正则表达式，启用多行模式，忽略大小写
Pattern patternMultiLineIgnoreCase = Pattern.compile(“^line.*$”, Pattern.MULTILINE | Pattern.CASE_INSENSITIVE);
“`

2. 创建匹配器：pattern.matcher()

有了 Pattern 对象后，就可以创建 Matcher 对象，用于在特定的输入字符串上执行匹配。

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

String regex = “\d+”; // 匹配一个或多个数字
String input = “The number is 12345 and another is 6789.”;

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

System.out.println(“Matcher 对象已创建。”);
“`

3. 执行匹配操作

Matcher 类提供了多种方法来执行不同类型的匹配操作。

a) 完全匹配整个字符串：matcher.matches()

matches() 方法尝试将整个输入序列与模式进行匹配。如果整个输入序列都能匹配模式，则返回 true，否则返回 false。

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

String regex = “\d{3}”; // 匹配恰好三个数字

// Example 1: Full match
String input1 = “123”;
Pattern pattern1 = Pattern.compile(regex);
Matcher matcher1 = pattern1.matcher(input1);
boolean isFullMatch1 = matcher1.matches(); // true
System.out.println(“Input ‘” + input1 + “‘ matches pattern ‘” + regex + “‘ fully? ” + isFullMatch1);

// Example 2: Not a full match
String input2 = “12345”;
Matcher matcher2 = pattern1.matcher(input2); // Reuse pattern1
boolean isFullMatch2 = matcher2.matches(); // false (because “45” is left unmatched)
System.out.println(“Input ‘” + input2 + “‘ matches pattern ‘” + regex + “‘ fully? ” + isFullMatch2);

// Example 3: Not a full match
String input3 = “abc123xyz”;
Matcher matcher3 = pattern1.matcher(input3); // Reuse pattern1
boolean isFullMatch3 = matcher3.matches(); // false (because “abc” and “xyz” are left unmatched)
System.out.println(“Input ‘” + input3 + “‘ matches pattern ‘” + regex + “‘ fully? ” + isFullMatch3);
“`

matches() 方法非常适合用于验证输入字符串是否符合严格的格式要求，例如验证手机号、身份证号等。

b) 查找子串：matcher.find()

find() 方法尝试在输入序列中查找与模式匹配的下一个子序列。它可以重复调用，每次调用都会从上次匹配结束的位置继续查找。如果找到匹配的子序列，则返回 true，并将匹配器的内部状态更新到本次匹配的信息；如果未找到，则返回 false。

结合 find() 方法，可以使用以下方法获取匹配到的信息：

  • matcher.start()：返回当前匹配到的子序列的起始索引（包含）。
  • matcher.end()：返回当前匹配到的子序列的结束索引（不包含）。
  • matcher.group()：返回当前匹配到的整个子序列。
  • matcher.group(int group)：返回当前匹配到的指定捕获组的子序列（从 1 开始编号）。group(0) 等价于 group()。
  • matcher.groupCount()：返回模式中的捕获组数量（不包括 group 0）。

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

String regex = “\b\w+\b”; // 匹配单词边界内的单词
String input = “Hello world! How are you?”;

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

System.out.println(“Finding words in: ‘” + input + “‘”);

// Loop through all matches
while (matcher.find()) {
// Print the details of the current match
System.out.println(“Found match:”);
System.out.println(” Start index: ” + matcher.start()); // Start index of the match
System.out.println(” End index: ” + matcher.end()); // End index (exclusive)
System.out.println(” Matched text: ” + matcher.group()); // The matched substring
System.out.println(“—–“);
}

// Example with capturing groups
String regexGroups = “(\w+)\s(\w+)”; // Match two words separated by space, capture each word
String inputGroups = “First Second Third”;

Pattern patternGroups = Pattern.compile(regexGroups);
Matcher matcherGroups = patternGroups.matcher(inputGroups);

System.out.println(“\nFinding word pairs in: ‘” + inputGroups + “‘”);

while (matcherGroups.find()) {
System.out.println(“Found pair:”);
System.out.println(” Full match: ” + matcherGroups.group(0)); // The whole match “First Second”
System.out.println(” First word (Group 1): ” + matcherGroups.group(1)); // Captured group 1 “First”
System.out.println(” Second word (Group 2): ” + matcherGroups.group(2)); // Captured group 2 “Second”
System.out.println(“—–“);
}
“`

find() 方法是进行文本搜索和信息提取的核心方法。

c) 查找从特定位置开始的匹配：matcher.lookingAt()

lookingAt() 方法尝试从输入序列的开头开始匹配模式。如果输入序列的开头部分能匹配模式，则返回 true。与 matches() 不同，即使输入的其余部分与模式不匹配，lookingAt() 也可以返回 true。它不会消耗输入序列的后续字符。

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

String regex = “Java”;
String input1 = “Java programming is fun.”;
String input2 = “Learning Java is fun.”;

Pattern pattern = Pattern.compile(regex);

Matcher matcher1 = pattern.matcher(input1);
System.out.println(“Input ‘” + input1 + “‘ starts with pattern ‘” + regex + “‘? ” + matcher1.lookingAt()); // true

Matcher matcher2 = pattern.matcher(input2);
System.out.println(“Input ‘” + input2 + “‘ starts with pattern ‘” + regex + “‘? ” + matcher2.lookingAt()); // false
“`

lookingAt() 常用于快速检查字符串是否以某个模式开头，而无需关心字符串的其余部分。

d) 替换文本：matcher.replaceFirst() 和 matcher.replaceAll()

Matcher 类提供了方便的方法来执行文本替换。

  • replaceFirst(String replacement)：将输入序列中第一个匹配到的子序列替换为指定的替换字符串。
  • replaceAll(String replacement)：将输入序列中所有匹配到的子序列替换为指定的替换字符串。

在替换字符串中，可以使用 $n 来引用模式中第 n 个捕获组匹配到的文本。

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

String text = “Hello Alice, hello Bob, hello Carol.”;
String regex = “hello”;
String replacement = “hi”;

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

// Replace the first occurrence
String textAfterReplaceFirst = matcher.replaceFirst(replacement);
System.out.println(“After replaceFirst: ” + textAfterReplaceFirst); // Output: hi Alice, hello Bob, hello Carol.

// To use replaceAll, you need a fresh Matcher or reset it
matcher.reset(); // Reset the matcher to the beginning of the input

// Replace all occurrences
String textAfterReplaceAll = matcher.replaceAll(replacement);
System.out.println(“After replaceAll: ” + textAfterReplaceAll); // Output: hi Alice, hi Bob, hi Carol.

// Example with capturing groups in replacement
String textNames = “Name: Alice, Age: 30; Name: Bob, Age: 25;”;
String regexNames = “Name: (\w+), Age: (\d+);”; // Capture name and age
String replacementNames = “User $1 ($2 years old).”; // Use $1 for name, $2 for age

Pattern patternNames = Pattern.compile(regexNames);
Matcher matcherNames = patternNames.matcher(textNames);

String textAfterReplaceGroups = matcherNames.replaceAll(replacementNames);
System.out.println(“After replace with groups: ” + textAfterReplaceGroups);
// Output: User Alice (30 years old). User Bob (25 years old).
“`

对于更复杂的替换逻辑，可以使用 appendReplacement() 和 appendTail() 方法，它们允许你在循环中处理每个匹配，并根据需要构建输出字符串。

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

String text = “items: apple, banana, cherry.”;
String regex = “\b(\w+)\b”; // 匹配单词
String replacement = “[$1]”; // 在单词两边加上方括号

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

StringBuffer sb = new StringBuffer();
while (matcher.find()) {
// Get the matched word (group 1)
String word = matcher.group(1);
// Build the replacement string (e.g., “[apple]”, “[banana]”, “[cherry]”)
String replacementWord = “[” + word.toUpperCase() + “]”; // Example: Convert to uppercase and add brackets
// Append the text before the match and the replacement string to the buffer
matcher.appendReplacement(sb, replacementWord);
}
// Append any remaining text after the last match
matcher.appendTail(sb);

System.out.println(“After appendReplacement/Tail: ” + sb.toString());
// Output: items: [APPLE], [BANANA], [CHERRY].
“`

appendReplacement(StringBuffer sb, String replacement) 方法的工作原理是：
1. 将输入字符串中当前匹配之前的部分添加到 StringBuffer 中。
2. 将提供的 replacement 字符串添加到 StringBuffer 中。注意，replacement 字符串中的 $n 会被相应的捕获组的值替换。
3. 更新匹配器的内部状态，使其指向当前匹配的结束位置之后。

循环结束后，调用 appendTail(StringBuffer sb) 方法将输入字符串中最后一个匹配之后的所有剩余部分添加到 StringBuffer 中。

e) 分割字符串：Pattern.split()

Pattern 类提供了一个 split() 方法，可以使用正则表达式作为分隔符来分割字符串，返回一个字符串数组。

“`java
import java.util.regex.Pattern;

String text = “apple,banana;cherry orange.grape”;
// Split by comma, semicolon, space, or dot
String regex = “[,;\s.]”; // Matches comma, semicolon, whitespace, or dot

Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
String[] fruits = pattern.split(text);

System.out.println(“Splitting ‘” + text + “‘ by ‘” + regex + “‘:”);
for (String fruit : fruits) {
System.out.println(fruit);
}
/ Output:
Splitting ‘apple,banana;cherry orange.grape’ by ‘[,;\s.]’:
apple
banana
cherry
orange
grape
/

// split(CharSequence input, int limit)
// limit > 0: array will contain at most limit elements, the last element contains the rest of the string
// limit = 0: trailing empty strings are discarded (default behavior for split(String))
// limit < 0: trailing empty strings are included
String textWithEmpty = “a,b,,c,”;
String regexComma = “,”;

String[] resultDefault = Pattern.compile(regexComma).split(textWithEmpty); // limit = 0
System.out.println(“\nSplitting ‘” + textWithEmpty + “‘ with default limit:”);
for (String s : resultDefault) {
System.out.println(“‘” + s + “‘”);
}
/ Output:
‘a’
‘b’
”
‘c’
/ // Note: the last empty string is discarded

String[] resultLimit = Pattern.compile(regexComma).split(textWithEmpty, -1); // limit < 0
System.out.println(“\nSplitting ‘” + textWithEmpty + “‘ with limit -1:”);
for (String s : resultLimit) {
System.out.println(“‘” + s + “‘”);
}
/ Output:
‘a’
‘b’
”
‘c’
”
/ // Note: the last empty string is included
“`

String 类本身也提供了一个 split(String regex) 方法，它内部就是使用了 Pattern.compile(regex).split(this, 0)。如果你的正则表达式只需要使用一次来分割字符串，直接使用 String.split() 是最方便的。如果需要多次使用同一个正则表达式进行分割，最好还是先编译为 Pattern 对象，然后调用 pattern.split()，以避免重复编译。

4. String 类中的正则表达式便捷方法

为了方便起见，String 类也提供了一些直接使用正则表达式的方法。虽然它们不像 Pattern 和 Matcher 那样灵活和高效（每次调用都会编译正则表达式），但对于简单的、一次性的操作非常有用。

  • boolean matches(String regex)：尝试将整个字符串与给定的正则表达式进行匹配。等价于 Pattern.matches(regex, this) 或 Pattern.compile(regex).matcher(this).matches()。
  • String replaceAll(String regex, String replacement)：将字符串中所有与给定正则表达式匹配的子串替换为指定的替换字符串。等价于 Pattern.compile(regex).matcher(this).replaceAll(replacement)。
  • String replaceFirst(String regex, String replacement)：将字符串中第一个与给定正则表达式匹配的子串替换为指定的替换字符串。等价于 Pattern.compile(regex).matcher(this).replaceFirst(replacement)。
  • String[] split(String regex)：使用给定的正则表达式作为分隔符分割字符串。等价于 Pattern.compile(regex).split(this, 0)。

“`java
// String.matches()
String phone = “13812345678”;
boolean isValidPhone = phone.matches(“1[3-9]\d{9}”); // Check if it’s a valid Chinese mobile number format
System.out.println(“Is ‘” + phone + “‘ a valid phone number format? ” + isValidPhone); // true

// String.replaceAll()
String sentence = “The quick brown fox jumps over the lazy fox.”;
String corrected = sentence.replaceAll(“fox”, “dog”);
System.out.println(“Corrected sentence: ” + corrected); // The quick brown dog jumps over the lazy dog.

// String.split() – already shown above, but good to mention it’s a String method too
String csvLine = “Alice,30,New York”;
String[] parts = csvLine.split(“,”); // Split by comma
System.out.println(“CSV parts: ” + String.join(” | “, parts)); // Alice | 30 | New York
“`

第三部分：进阶概念 (简要提及)

1. 标志 (Flags)

前面已经提到了 Pattern.compile() 方法可以接受标志。你也可以在正则表达式字符串中使用 (?imsx) 语法来嵌入标志：

  • (?i)：忽略大小写 (CASE_INSENSITIVE)
  • (?m)：多行模式 (MULTILINE)
  • (?s)：Dotall 模式 (DOTALL)
  • (?x)：注释模式 (COMMENTS)

例如，(?i)abc 匹配 “abc”, “aBc”, “ABC” 等。

2. 零宽断言 (Zero-Width Assertions / Lookarounds)

零宽断言匹配位置，而不是字符，它们断言某个位置的前面或后面应该是什么，但不会将这些字符包含在匹配结果中。

  • (?=...)：正向前瞻 (Positive Lookahead)。断言当前位置后面能匹配 ...。例如 \w+(?=\t) 匹配后面跟着制表符的单词，但不包含制表符。
  • (?!...)：负向前瞻 (Negative Lookahead)。断言当前位置后面不能匹配 ...。例如 \w+(?!\t) 匹配后面不跟着制表符的单词。
  • (?<=...)：正向后顾 (Positive Lookbehind)。断言当前位置前面能匹配 ...。例如 (?<=\$)\d+ 匹配前面跟着 $ 的数字，但不包含 $。
  • (?<!...)：负向后顾 (Negative Lookbehind)。断言当前位置前面不能匹配 ...。例如 (?<!\$)\d+ 匹配前面不跟着 $ 的数字。

零宽断言非常强大，可以用于更精确地定位匹配位置。

3. 性能注意事项

  • 编译 Pattern： 如果需要多次使用同一个正则表达式，务必编译为 Pattern 对象并重用，避免重复编译的开销。
  • String vs Pattern/Matcher： 对于一次性的简单匹配/替换/分割，使用 String 类的方法很方便。对于多次操作或复杂操作，使用 Pattern 和 Matcher 更高效。
  • 贪婪 vs 勉强 vs 独占： 理解量词的匹配行为对性能和正确性都很重要。在某些情况下，勉强或独占量词可以避免“回溯陷阱”（Catastrophic Backtracking），显著提高性能。
  • 回溯陷阱： 设计不当的正则表达式可能在某些输入上导致指数级的回溯，使得匹配过程变得非常慢，甚至导致程序无响应。这通常发生在嵌套的量词和重复的组上。例如 (a+)* 尝试匹配 “aaaaaaaaaaaaaaaaaaaa” 可能会非常慢。尽量避免使用复杂的嵌套量词。

第四部分：实用技巧与最佳实践

  • 从简单开始： 构建复杂正则表达式时，先从匹配最核心的部分开始，然后逐步添加修饰符、量词、分组等。
  • 使用在线测试工具： 有许多优秀的在线正则表达式测试工具（如 regex101.com, regexper.com 等），它们可以帮助你实时测试正则表达式、可视化匹配过程、解释正则表达式的含义，这对于学习和调试非常有帮助。
  • 利用注释模式： 对于复杂的正则表达式，使用 Pattern.COMMENTS 标志，并在模式中使用 # 添加注释，可以极大地提高可读性。
  • 注意 Java 字符串转义： 记住 Java 字符串中的 \ 需要写成 \\。例如，匹配一个点号 . 的 regex 是 \.，在 Java 字符串中需要写成 "\\."。匹配一个反斜杠 \ 的 regex 是 \\，在 Java 字符串中需要写成 "\\\\"。
  • 验证 vs 查找/提取： 使用 matches() 进行严格的格式验证（整个字符串必须匹配）。使用 find() 进行搜索和提取文本中的子串。
  • 错误处理： Pattern.compile() 如果正则表达式语法错误会抛出 PatternSyntaxException，在生产环境中可能需要捕获这个异常。
  • 不要过度使用 Regex： 对于简单的字符串操作（如检查是否以某个固定字符串开头、是否包含某个子串），Java 的 String 类提供的 startsWith(), contains(), indexOf() 等方法通常更清晰、更高效。只有在需要模式匹配时才使用正则表达式。

结语

正则表达式是一个强大而通用的工具，掌握它将极大地增强你的文本处理能力。Java 的 java.util.regex 包提供了完整的正则表达式支持，通过 Pattern 和 Matcher 类，你可以实现各种复杂的文本匹配、查找、替换和分割任务。

快速入门的关键在于：

  1. 理解正则表达式的基本语法和元字符。
  2. 掌握 Java 中 Pattern 和 Matcher 的基本用法和工作流程。
  3. 通过实践和例子来巩固学习。

正则表达式的语法非常丰富，本文只介绍了最常用和基础的部分。随着你对正则表达式的深入使用，你会遇到更高级的概念和技巧。不断练习、查阅文档和在线资源，你将能够熟练运用正则表达式解决各种文本处理挑战。

现在，拿起你的 Java 开发环境，尝试编写一些正则表达式的示例代码吧！实践是最好的老师。

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