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\( 和\) |
[] |
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\[ 和\] |
{} |
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\{ 和\} |
* |
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。如果要匹配丨 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!”。
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