Java正则表达式深度解析与应用指南

核心类概览

Java正则表达式体系围绕两个核心类构建：

1. java.util.regex.Pattern

• 表示编译后的正则表达式对象
• 线程安全，可重复使用
• 创建方式：Pattern.compile(String regex)

2. java.util.regex.Matcher

• 执行匹配操作的引擎
• 通过pattern.matcher(input)获取
• 包含丰富的匹配操作方法

基础示例：

// 匹配日期格式
Pattern pattern = Pattern.compile("\\d{4}-\\d{2}-\\d{2}");
String input = "2023-08-15 2024-01-01";
Matcher matcher = pattern.matcher(input);

while(matcher.find()) {
    System.out.println("发现匹配: " + matcher.group());
}

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Pattern类深度解析

编译与模式设置

// 基础编译
Pattern p1 = Pattern.compile("a.b+");

// 使用模式修饰符（两种等效方式）
Pattern p2 = Pattern.compile("(?i)a.b+");
Pattern p3 = Pattern.compile("a.b+", Pattern.CASE_INSENSITIVE);

// 组合模式
Pattern p4 = Pattern.compile("(?is)a.b+");
Pattern p5 = Pattern.compile("a.b+", 
    Pattern.CASE_INSENSITIVE | Pattern.DOTALL);

核心方法解析

1. 快速匹配检测

boolean isValid = Pattern.matches("\\d{6}", "123456"); // true
boolean isInvalid = Pattern.matches("\\d{6}", "abc123"); // false

2. 字符串分割

String log = "ERROR|2023-08-15|MainServer|DiskFailure";
Pattern delimiter = Pattern.compile("\\|");
String[] parts = delimiter.split(log);
// 结果：["ERROR", "2023-08-15", "MainServer", "DiskFailure"]

带Limit参数的分割：

String data = "a,b,c,d,e";
Pattern comma = Pattern.compile(",");

System.out.println(Arrays.toString(comma.split(data, 2))); 
// 输出: [a, b,c,d,e]

System.out.println(Arrays.toString(comma.split(data, 0))); 
// 输出: [a, b, c, d, e]（自动去除尾部空元素）

3. 特殊字符转义

String dangerous = "a*.b";
String safeRegex = Pattern.quote(dangerous);
System.out.println("a*.b".matches(safeRegex)); // true

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Matcher类实战指南

匹配信息获取

Pattern p = Pattern.compile("(\\d{2}):(\\d{2})");
Matcher m = p.matcher("会议时间：09:30 至 15:45");

while(m.find()) {
    System.out.println("完整匹配: " + m.group());
    System.out.println("小时部分: " + m.group(1));
    System.out.println("分钟部分: " + m.group(2));
    System.out.println("起始位置: " + m.start());
    System.out.println("结束位置: " + m.end());
}

替换操作

String original = "John:123, Alice:456";
Pattern pattern = Pattern.compile("(\\w+):(\\d+)");

Matcher matcher = pattern.matcher(original);
String result = matcher.replaceAll("$2 => $1");

System.out.println(result); 
// 输出: 123 => John, 456 => Alice

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String类正则方法精要

1. 快速验证

boolean isValidEmail = "user@example.com".matches("\\w+@\\w+\\.\\w+");

2. 智能替换

String datedContent = "Created on 2023-08-15, Updated 2023-08-16";
String americanDate = datedContent.replaceAll(
    "(\\d{4})-(\\d{2})-(\\d{2})", 
    "$2/$3/$1"
);
// 结果: Created on 08/15/2023, Updated 08/16/2023

3. 高效分割

String csv = "Apple,Orange,,Banana";
String[] fruits = csv.split(",", -1);
// 结果: ["Apple", "Orange", "", "Banana"]

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关键技巧与陷阱规避

特殊字符处理表

字符	正确转义	错误示例
.	\.	split(".")
		|
\	\\	split("\")
*	\*	split("*")

分割最佳实践

String logLine = "INFO|20230815|SYSTEM|STARTUP";
String[] parts = logLine.split("\\|"); // 正确分割竖线

性能优化建议

• 重复使用的Pattern应缓存
• 复杂匹配优先使用预编译Pattern
• 简单操作可使用String直接方法

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进阶应用示例

多模式匹配

Pattern multiPattern = Pattern.compile(
    "(?i)error|warning|critical", 
    Pattern.CASE_INSENSITIVE
);

Matcher logMatcher = multiPattern.matcher(logContent);
while(logMatcher.find()) {
    System.out.println("发现异常级别: " + logMatcher.group());
}

分组替换

String phoneNumbers = "客服电话：010-1234567，紧急电话：020-7654321";
String formatted = phoneNumbers.replaceAll(
    "(\\d{3})-(\\d{7})", 
    "($1) $2"
);
// 结果: 客服电话：(010) 1234567，紧急电话：(020) 7654321

通过系统化的学习和实践这些正则表达式技巧，开发者可以高效处理各种文本操作需求，提升代码质量和执行效率。