Pattern和Matcher的使用

java.util.regex 是一个用正则表达式所订制的模式来对字符串进行匹配工作的类库包。它包括两个类：Pattern 和 Matcher。

Pattern 对象是正则表达式编译后在内存中的表示形式，因此，正则表达式字符串必须先被编译为 Pattern 对象，然后再利用该 Pattern 对象创建对应的 Matcher 对象。执行匹配所涉及的状态保留在 Matcher 对象中，多个 Matcher 对象可共享同一个 Pattern 对象。

因此，典型的调用顺序如下：

// 将一个字符串编译成 Pattern 对象
Pattern p = Pattern.compile("a*b");
// 使用 Pattern 对象创建 Matcher 对象
Matcher m = p.matcher("aaaaab");
boolean b = m.matches(); // 返回 true

上面定义的 Pattern 对象可以多次重复使用。如果某个正则表达式仅需一次使用，则可直接使用 Pattern 类的静态 matches() 方法，此方法自动把指定字符串编译成匿名的 Pattern 对象，并执行匹配，如下所示。

boolean b = Pattern.matches ("a*b","aaaaab");    // 返回 true

上面语句等效于前面的三条语句。但采用这种语句每次都需要重新编译新的 Pattern 对象，不能重复利用已编译的 Pattern 对象，所以效率不高。Pattern 是不可变类，可供多个并发线程安全使用。

Matcher 类提供了几个常用方法，如表 1 所示。

表 1 Matcher 类的几个常用方法

名称	说明
find()	返回目标字符串中是否包含与 Pattern 匹配的子串
group()	返回上一次与 Pattern 匹配的子串
start()	返回上一次与 Pattern 匹配的子串在目标字符串中的开始位置
end()	返回上一次与 Pattern 匹配的子串在目标字符串中的结束位置加 1
lookingAt()	返回目标字符串前面部分与 Pattern 是否匹配
matches()	返回整个目标字符串与 Pattern 是否匹配
reset()	将现有的 Matcher 对象应用于一个新的字符序列。

在 Pattern、Matcher 类的介绍中经常会看到一个 CharSequence 接口，该接口代表一个字符序列，其中 CharBuffer、String、StringBuffer、StringBuilder 都是它的实现类。简单地说，CharSequence 代表一个各种表示形式的字符串。

通过 Matcher 类的 find() 和 group() 方法可以从目标字符串中依次取出特定子串（匹配正则表达式的子串），例如互联网的网络爬虫，它们可以自动从网页中识别出所有的电话号码。下面程序示范了如何从大段的字符串中找出电话号码。

public class FindGroup {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用字符串模拟从网络上得到的网页源码
        String str = "我想找一套适合自己的JAVA教程，尽快联系我13500006666" + "交朋友，电话号码是13611125565" + "出售二手电脑，联系方式15899903312";
        // 创建一个Pattern对象，并用它建立一个Matcher对象
        // 该正则表达式只抓取13X和15X段的手机号
        // 实际要抓取哪些电话号码，只要修改正则表达式即可
        Matcher m = Pattern.compile("((13\\d)|(15\\d))\\d{8}").matcher(str);
        // 将所有符合正则表达式的子串（电话号码）全部输出
        while (m.find()) {
            System.out.println(m.group());
        }
    }
}

运行上面程序，看到如下运行结果：

13500006666
13611125565
15899903312

从上面运行结果可以看出，find() 方法依次查找字符串中与 Pattern 匹配的子串，一旦找到对应的子串，下次调用 find() 方法时将接着向下查找。

提示：通过程序运行结果可以看出，使用正则表达式可以提取网页上的电话号码，也可以提取邮件地址等信息。如果程序再进一步，可以从网页上提取超链接信息，再根据超链接打开其他网页，然后在其他网页上重复这个过程就可以实现简单的网络爬虫了。

find() 方法还可以传入一个 int 类型的参数，带 int 参数的 find() 方法将从该 int 索引处向下搜索。start() 和 end() 方法主要用于确定子串在目标字符串中的位置，如下程序所示。

public class StartEnd {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个Pattern对象，并用它建立一个Matcher对象
        String regStr = "Java is very easy!";
        System.out.println("目标字符串是：" + regStr);
        Matcher m = Pattern.compile("\\w+").matcher(regStr);
        while (m.find()) {
            System.out.println(m.group() + "子串的起始位置：" + m.start() + "，其结束位置：" + m.end());
        }
    }
}

上面程序使用 find()、group() 方法逐项取出目标字符串中与指定正则表达式匹配的子串，并使用 start()、end() 方法返回子串在目标字符串中的位置。运行上面程序，看到如下运行结果：

目标字符串是：Java is very easy!
Java子串的起始位置：0，其结束位置：4
is子串的起始位置：5，其结束位置：7
very子串的起始位置：8，其结束位置：12
easy子串的起始位置：13，其结束位置：17

matches() 和 lookingAt() 方法有点相似，只是 matches() 方法要求整个字符串和 Pattern 完全匹配时才返回 true，而 lookingAt() 只要字符串以 Pattern 开头就会返回 true。reset() 方法可将现有的 Matcher 对象应用于新的字符序列。看如下例子程序。

public class MatchesTest {
    public static void main(String[] args) {
        String[] mails = { "kongyeeku@163.com", "kongyeeku@gmail.com", "ligang@crazyit.org", "wawa@abc.xx" };
        String mailRegEx = "\\w{3,20}@\\w+\\.(com|org|cn|net|gov)";
        Pattern mailPattern = Pattern.compile(mailRegEx);
        Matcher matcher = null;
        for (String mail : mails) {
            if (matcher == null) {
                matcher = mailPattern.matcher(mail);
            } else {
                matcher.reset(mail);
            }
            String result = mail + (matcher.matches() ? "是" : "不是") + "一个有效的邮件地址！";
            System.out.println(result);
        }
    }
}

上面程序创建了一个邮件地址的 Pattern，接着用这个 Pattern 与多个邮件地址进行匹配。当程序中的 Matcher 为 null 时，程序调用 matcher() 方法来创建一个 Matcher 对象，一旦 Matcher 对象被创建，程序就调用 Matcher 的 reset() 方法将该 Matcher 应用于新的字符序列。

从某个角度来看，Matcher 的 matches()、lookingAt() 和 String 类的 equals() 有点相似。区别是 String 类的 equals() 都是与字符串进行比较，而 Matcher 的 matches() 和 lookingAt() 则是与正则表达式进行匹配。

事实上，String 类里也提供了 matches() 方法，该方法返回该字符串是否匹配指定的正则表达式。例如：

"kongyeeku@163.com".matches("\\w{3,20}@\\w+\\.(com|org|cn|net|gov)"); // 返回 true

除此之外，还可以利用正则表达式对目标字符串进行分割、查找、替换等操作，看如下例子程序。

public class ReplaceTest {
    public static void main(String[] args) {
        String[] msgs = { "Java has regular expressions in 1.4", "regular expressions now expressing in Java",
                "Java represses oracular expressions" };
        Pattern p = Pattern.compile("re\\w*");
        Matcher matcher = null;
        for (int i = 0; i < msgs.length; i++) {
            if (matcher == null) {
                matcher = p.matcher(msgs[i]);
            } else {
                matcher.reset(msgs[i]);
            }
            System.out.println(matcher.replaceAll("哈哈:)"));
        }
    }
}

上面程序使用了 Matcher 类提供的 replaceAll() 把字符串中所有与正则表达式匹配的子串替换成“哈哈:)”，实际上，Matcher 类还提供了一个 replaceFirst()，该方法只替换第一个匹配的子串。运行上面程序，会看到字符串中所有以“re”开头的单词都会被替换成“哈哈:)”。

实际上，String 类中也提供了 replaceAll()、replaceFirst()、split() 等方法。下面的例子程序直接使用 String 类提供的正则表达式功能来进行替换和分割。

public class StringReg {
    public static void main(String[] args) {
        String[] msgs = { "Java has regular expressions in 1.4", "regular expressions now expressing in Java",
                "Java represses oracular expressions" };
        for (String msg : msgs) {
            System.out.println(msg.replaceFirst("re\\w*", "哈哈:)"));
            System.out.println(Arrays.toString(msg.split(" ")));
        }
    }
}

上面程序只使用 String 类的 replaceFirst() 和 split() 方法对目标字符串进行了一次替换和分割。运行上面程序，会看到如下所示的输出结果。

Java has 哈哈:) expressions in 1.4
[Java, has, regular, expressions, in, 1.4]
哈哈:) expressions now expressing in Java
[regular, expressions, now, expressing, in, Java]
Java 哈哈:) oracular expressions
[Java, represses, oracular, expressions]

正则表达式是一个功能非常灵活的文本处理工具，增加了正则表达式支持后的 Java，可以不再使用 StringTokenizer 类（也是一个处理字符串的工具，但功能远不如正则表达式强大）即可进行复杂的字符串处理。