以String类中的匹配与替换为入口, 简单介绍Java正则匹配与正则替换

一、前言

正则表达式一般用于字符串的模式匹配与替换，Java通过Pattern类与Matcher类原生支持正则表达式。在此基础上，String类封装了正则的细节，提供了一种更便捷的正则操作的方式。

本文将从String类说起，通过它的matches与replace系列方法，介绍String的匹配与替换。随后，将介绍Java正则中的Pattern与Matcher两大核心类的基本使用方法。最后，将从String类源码层面，简单分析String类的正则匹配和正则替换是如何通过Pattern类和Matcher类实现的。

有关正则表达式的前置知识介绍，请参照本文附录中的正则表达式通用知识。

二、String匹配与替换

（一）String匹配

可以使用String的matches方法对字符串进行匹配，它的定义为：boolean matches(String regex)，matches方法可以用来判断目标字符串是否符合指定的正则表达式(regex)，一个简单的示例如下：

// 待匹配的目标字符串
String targetString = "<Name>Violet</Name>";
// 正则表达式
String regex = "<Name>.*</Name>";

// 正则匹配
boolean isMatched = targetString.matches(regex);

上述示例中，对"<Name>Violet</Name>"字符串按照"<Name>.*</Name>"这个正则表达式进行匹配，因为目标字符串符合规则，所以匹配成功。

部分场景下，如果只需要判断字符串中是否有某个子串，可以直接使用String的contains方法，这种方法在匹配是否包含子串是很有效，但在更复杂的匹配规则下就不适用了，此时还是需要使用上述的matches方法。

（二）String替换

可以使用String的replace系列方法对字符串进行替换，包括：replace、replaceAll、replaceFirst，它们的定义如下：

  1. String replace(char oldChar, char newChar) 字符简单替换，将目标字符串中所有的oldChar字符替换为newChar字符，不涉及到正则表达式
  2. String replace(CharSequence target, CharSequence replacement) 字符串简单替换，将目标字符串中所有的target字符串替换为replacement字符串，不涉及正则表达式
  3. String replaceAll(String regex, String replacement) 字符串正则替换，将目标字符串中所有符合的regex正则表达式的子串替换为replacement
  4. String replaceFirst(String regex, String replacement) 字符串正则替换，将目标字符串中第一个符合的regex正则表达式的子串替换为replacement

一个简单的示例如下：

// 待替换的目标字符串
String targetString = "<Name>Violet</Name>";
// 正则表达式
String regex = "<Name>.*</Name>";

// 1. 简单替换所有匹配到的字符
String newString1 = targetString.replace('V','v');  //结果为: "<Name>violet</Name>"
// 2. 简单替换所有匹配到的字符串
String newString2 = targetString.replace("Violet","Violet.Evergarden");  //结果为: "<Name>Violet.Evergarden</Name>"
// 3. 正则替换所有匹配到的字符串
String newString3 = targetString.replaceAll(regex,"<Name>Violet.Evergarden</Name>");  //结果为: "<Name>Violet.Evergarden</Name>"
// 4. 正则替换第一个匹配到的字符串
String newString4 = targetString.replaceFirst(regex,"<Name>Violet.Evergarden</Name>");  //结果为: "<Name>Violet.Evergarden</Name>"

三、Pattern与Matcher

Pattern与Matcher是Java支持正则表达式的两大核心类，上述String匹配与替换中的正则匹配与正则替换在底层都是通过Pattern与Matcher来实现的，具体实现过程请参见String正则源码分析。

一个Pattern与Matcher的基本使用方法的示例如下：

// 待替换的目标字符串
String targetString = "<Name>Violet</Name>";
// 正则表达式
String regex = "<Name>.*</Name>";

// 以正则表达式字符串regex为基础，定义Pattern
Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
// 以Pattern与目标字符串为基础，定义Matcher
// 后续的所有正则匹配与正则替换，都是对Matcher进行操作
Matcher matcher = pattern.matcher(targetString);

// 正则匹配，等同于String.matches(String regex)
boolean isMatched = matcher.matches();
// 正则替换，等同于String.replaceAll(String regex, String replacement)
String newString = matcher.replaceAll("<Name>Violet.Evergarden</Name>");

Pattern与Matcher还有很多其它的用法，此处暂时不做展开，后续如果有需要在此处进行补充。

四、String正则源码分析

（一）String正则匹配源码分析

String的matches方法实现如下所示：

public boolean matches(String regex) {
    return Pattern.matches(regex, this);
}

String的matches方法很简单，只是简单地调用了Pattern类的matches方法。

进入到Pattern类的matches方法，如下所示：

public static boolean matches(String regex, CharSequence input) {
    Pattern p = Pattern.compile(regex);
    Matcher m = p.matcher(input);
    return m.matches();
}

可以发现里面的内容与上一节Pattern与Matcher中的使用示例大同小异：首先根据正则表达式实例化Pattern对象，然后根据Pattern对象与目标字符串实例化Matcher对象，最后调用Matcher对象的matches方法。最终起作用的正是Matcher对象的matches方法。

（二）String正则替换源码分析

String的replaceFirst与replaceAll方法实现如下所示：

public String replaceFirst(String regex, String replacement) {
    return Pattern.compile(regex).matcher(this).replaceFirst(replacement);
}

public String replaceAll(String regex, String replacement) {
    return Pattern.compile(regex).matcher(this).replaceAll(replacement);
}

String的replace系列方法也很简单：首先调用Pattern.compile(regex)实例化Pattern对象，然后调用Pattern对象的matcher(this)实例化Matcher对象（此处的this就是当前字符串)，最后调用Matcher对象的replaceFirst与replaceAll方法。与String的正则匹配实现方法类似，最终起作用的正是Matcher对象的replaceFirst与replaceAll方法。

本小节简单分析了如何通过Pattern类和Matcher类来实现String正则匹配与正则替换，具体实现细节可以继续往下深挖，受限于篇幅，此处就不介绍了（其实是因为我是个懒狗，还没看完，挖个坑，后面有时间补上）。

附录

正则表达式通用知识

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