Java正则表达式进阶教程之构造方法

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本文是在学习正则表达式过程中整理的，虽然冠以“教程”，但实际上应该算是学习笔记。整篇文章需要对正则有一定的理解。。如果有啥写得不对的，或者写得不够清楚的，欢迎大家留言讨论。

概述

正则表达式(Regular Expression)是高效的、便捷的文本处理工具，能够快速查询符合某种规范的文本。

例如:

[0-9]{3}

可以匹配3位数字，

[a-z]{3}

则可以匹配3个小写字母。

目前正则表达式被众多工具所支持，比如egrep、sed、perl、ruby、Java、C#、python、Tcl等，不同的工具下，正在表达式的范式可能会有略微的差别，执行引擎也可能不同。目前，正则引擎主要有：DFA, 传统型NFA, POSIX NFA, DFA/NFA混合。本文主要介绍Java正则表达式，它的引擎属于传统型NFA。

Java正则支持Unicode，它在适当的时候，会使用

java.lang.Character.codePointAt(CharSequence
seq, int index)

获取

Code Point

，而不是char。

构造方法

Java中的正则表达式的构造方法可以看Pattern的javadoc文档。

字符

对于可见字符，可以直接编写，这没啥难点。对于其它难以描述的字符，Java提供了一些表示方法。

字符缩略表示法

Java执行使用

\x

来代表特殊的含义，有:

\\

反斜线字符

\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

转义符 (‘\u001B’)

\v

垂直制表符 (‘\u000B’)

控制字符:

\cchar

Java可以使用

\cchar

匹配控制字符。其中

char

的值为

64
^ 控制字符

，比如对于退格符(‘

\b

‘),其ASCII码为8,则

char

为

64
^ 8 = 72

，也即

H

（H的ASCII码为72）。简单地，对于ASCII码小于64的控制字符，

char

为控制字符的ASCII码加上64。

八进制表示：

\0n

,

\0nn

,

\0mnn

Java中，八进制表示必须以\0开始（防止与反向引用混淆），这点可能与其他工具不同（某些工具有规则来区分反向引用和八进制）。\0后面的部分最多只能有3个数字，而n必须在区间[0,7]内，m必须在[0,3]内，所以最大表示\0377。

十六进制表示:

\xhh

十六进制后面必须是两个十六进制字符，也即h必须是0~9,a-f或A-F。\x00和\xff都是合法的，但是\xa,\x0ab,\x1g都是不合法的。

Unicode转义:

\uhhhh

Unicode转义的形式与十六进制类似，只是后面必须是四个六进制字符。

行结束符

行结束符是用来标记输入字符序列的行结尾，可能有一个或两个字符。在Java中，行结束符包括：

新行（换行）符 (‘\n’)
后面紧跟新行符的回车符 (“\r\n”)
单独的回车符 (‘\r’)
下一行字符 (‘\u0085′)
行分隔符 (‘\u2028′)
段落分隔符 (‘\u2029)

如果启用了UNIX_LINES模式，则新行符(即’\n’)是惟一识别的行结束符。

只有启用DOTALL标志，正则表达式中的点号(即’.')才会匹配行结束符。

默认情况下，正则表达式^和$会忽略行结束符，仅分别与整个输入序列的开头和结尾匹配。如果激活 MULTILINE 模式，则 ^ 在输入的开头和行结束符之后（输入的结尾）才发生匹配。处于 MULTILINE 模式中时，$ 仅在行结束符之前或输入序列的结尾处匹配。

字符类

字符类:

[...]

字符类的形式是

[...]

，其内部可以是若干字符，也可以是一个字符范围。比如[a]表示匹配a字符,[a-z]表示匹配所有小写的英文字母。字符范围中的字符可以是Unicode字符，并且不要求是同一类的，也即

[a-}]

也是可以的，甚至是

[a-星]

。


字符类集合运算
字符类可以进行补集、并集（隐式）、交集和差集的运算。所有的集合运算都必须在字符类内部实现。

补集 如果字符类中以

^

开头，则表示是一个补集。比如[^a]表示匹配不是a的所有字符，这与[a^]是不同的，后者表示匹配a字符或^字符。既然是补集，那么需要明确全集是什么。由于Java是支持Unicode的，所以全集是所有的Unicode字符。也即[^a]可以匹配汉字字符。注：很多书籍上（包括JavaDoc）都没有谈到补集的概念，而是作为基本的字符类，但我觉得成为补集操作更加便于理解。
并集 可以在字符类中以字符类的方式来进行并集操作，比如对于[123456]，可以表示为[123[456]]、[[123][456]、[[1][2][3][4][5][6]]、[[1[2]][3][4[5]6]]。并集操作时隐式的，没有特别的操作符，只需要按次序排在一起就OK了。
交集 交集操作可以保留两个字符类的共同部分，它要求两个字符类之间添加交集运算符

&&

。例如[[1-5]&&[3-9]]等价于[3-5]。通过环视功能可以模拟交集运算，比如

(?=[1-5])[3-9]

和

[3-9](?<=[1-5])

都等价于[3-5]。
差集 Java本身不支持差集元算，但是通过交集+补集的形式来实现。比如[[0-9] && [^3-5]]等价于[0-26-9]。同样，也可以通过环视功能来模拟差集，比如

(?![3-5])[0-9]

和

[0-9](?<![3-5])

都等价于[0-26-9]。
Java在解析字符类时，会按照如下的次序依次执行：

字面值转义 \x
分组 [...]
范围 a-z
并集 [a-e][i-u]
交集 [a-z&&[aeiou]]
补集 [^...]

点号：

.

点号可以用来匹配除了行结束符之外的任意字符。但是，如果启用了DOTALL标志，则可以匹配行结束符。

字符类简记法：

Java预定义了如下几种字符组，可以很方便地使用。

\d

数字:[0-9]

\D

非数字:[^0-9]

\s

空白字符：[ \t\n\x0B\f\r] (注意第一个字符是空格)

\S

非空白字符:[^\s]

\w

单词字符：[a-zA-Z_0-9]

\W

非单词字符：[^\w]

Unicode属性和区块：

\p{PropOrBlock

、

\P{PropOrBlock

\p{PropOrBlock

表示匹配符合PropOrBlock的所有字符，大写的

\P{PropOrBlock

则匹配不符合PropOrBlock的所有字符。

PropOrBlock包括字符属性(Char Property)和区块(Block)。区块必须以

In

开头，字符属性可以以

Is

开头（可选）。Unicode
区块的定义在

java.lang.Character.UnicodeBlock

,具体可以查看Unicode标准。字符属性的定义在

java.util.regex.Pattern.CharPropertyNames

。

部分Unicode区块列表(查看WIKI) 属性说明

\p{InBASIC_LATIN}	Basic Latin
\p{InCJK_COMPATIBILITY}	中日韩兼容文字
更多请查看JavaDoc

基本的POSIX字符属性表(查看标准定义) 属性说明

\p{ASCII}	ASCII字符: 0×00~0x7F
\p{Lower}	小写字母([a-z])
\p{Upper}	小写字母([A-Z])
\p{Punct}	ASCII标点符号
\p{Alpha}	ASCII字母([a-zA-Z])
\p{Digit}	数字([0-9]
\p{Alnum}	ASCII字母和数字: [a-zA-Z0-9])
\p{Graph}	ASCII可打印（可见）字符: [\p{Alnum}\p{Punct}]
\p{Blank}	ASCII Blank字符(空格和Tab字符)
\p{Cntrl}	ASCII控制字符([\x00-\x1F\x7F]）
\p{Print}	可打印字符(0×20~0x7E)
\p{Space}	ASCII Space字符([ \t\n\x0B\f\r])
\p{XDigit}	ASCII十六进制字符([0-9a-fA-F])