Обработка строк в Java. Часть II: Pattern, Matcher
Что Вы знаете о обработке строк в Java? Как много этих знаний и насколько они углублены и актуальны? Давайте попробуем вместе со мной разобрать все вопросы, связанные с этой важной, фундаментальной и часто используемой частью языка. Наш маленький гайд будет разбит на две публикации:
Регулярные выражения
Регулярные выражения (regular expressions, далее РВ) — мощное и эффективное средство для обработки текста. Они впервые были использованы в текстовых редакторах операционной системы UNIX (ed и QED) и сделали прорыв в электронной обработке текстов конца XX века. В 1987 году более сложные РВ возникли в первой версии языка Perl и были основаны на пакете Henry Spencer (1986), написанном на языке С. А в 1997 году, Philip Hazel разработал Perl Compatible Regular Expressions (PCRE) — библиотеку, что точно наследует функциональность РВ в Perl. Сейчас PCRE используется многими современными инструментами, например Apache HTTP Server.
Большинство современных языков программирования поддерживают РВ, Java не является исключением.
Механизм
Существует две базовые технологии, на основе которых строятся механизмы РВ:
- Недетерминированный конечный автомат (НКА) — «механизм, управляемый регулярным выражением»
- Детерминированный конечный автомат (ДКА) — «механизм, управляемый текстом»
ДКА — механизм, который анализирует строку и следит за всеми «возможными совпадениями». Его работа зависит от каждого просканированного символа текста (то есть ДКА «управляется текстом»). Даний механизм сканирует символ текста, обновляет «потенциальное совпадение» и резервирует его. Если следующий символ аннулирует «потенциальное совпадение», то ДКА возвращается к резерву. Нет резерва — нет совпадений.
Логично, что ДКА должен работать быстрее чем НКА (ДКА проверяет каждый символ текста не более одного раза, НКА — сколько угодно раз пока не закончит разбор РВ). Но НКА предоставляет возможность определять ход дальнейших событий. Мы можем в значительной степени управлять процессом за счет правильного написания РВ.
Регулярные выражения в Java используют механизм НКА.
Эти виды конечных автоматов более детально рассмотрены в статье «Регулярные выражения изнутри».
Подход к обработке
В языках программирования существует три подхода к обработке РВ:
Для обработки регулярных выражений в Java используют объектно-ориентированный подход.
Реализация
Для работы с регулярными выражениями в Java представлен пакет java.util.regex. Пакет был добавлен в версии 1.4 и уже тогда содержал мощный и современный прикладной интерфейс для работы с регулярными выражениями. Обеспечивает хорошую гибкость из-за использования объектов, реализующих интерефейс CharSequence.
Все функциональные возможности представлены двумя классами, интерфейсом и исключением:
Pattern
Класс Pattern представляет собой скомпилированное представление РВ. Класс не имеет публичных конструкторов, поэтому для создания объекта данного класса необходимо вызвать статический метод compile и передать в качестве первого аргумента строку с РВ:
// XML тэг в формате Pattern pattern = Pattern.compile("^<([a-z]+)([^>]+)*(?:>(.*)|\\s+\\/>)$"); Также в качестве второго параметра в метод compile можно передать флаг в виде статической константы класса Pattern, например:
// email адрес в формате xxx@xxx.xxx (регистр букв игнорируется) Pattern pattern = Pattern.compile("^([a-z0-9_\\.-]+)@([a-z0-9_\\.-]+)\\.([a-z\\.])$", Pattern.CASE_INSENSITIVE); Таблица всех доступных констант и эквивалентных им флагов:
| № | Constant | Equivalent Embedded Flag Expression |
|---|---|---|
| 1 | Pattern.CANON_EQ | — |
| 2 | Pattern.CASE_INSENSITIVE | (?i) |
| 3 | Pattern.COMMENTS | (?x) |
| 4 | Pattern.MULTILINE | (?m) |
| 5 | Pattern.DOTALL | (?s) |
| 6 | Pattern.LITERAL | — |
| 7 | Pattern.UNICODE_CASE | (?u) |
| 8 | Pattern.UNIX_LINES | (?d) |
Иногда нам необходимо просто проверить есть ли в строке подстрока, что удовлетворяет заданному РВ. Для этого используют статический метод matches, например:
// это hex код цвета? if (Pattern.matches("^#?([a-f0-9]|[a-f0-9])$", "#8b2323")) < // вернет true // делаем что-то >Также иногда возникает необходимость разбить строку на массив подстрок используя РВ. В этом нам поможет метод split:
Pattern pattern = Pattern.compile(":|;"); String[] animals = pattern.split("cat:dog;bird:cow"); Arrays.asList(animals).forEach(animal -> System.out.print(animal + " ")); // cat dog bird cow Matcher и MatchResult
Matcher — класс, который представляет строку, реализует механизм согласования (matching) с РВ и хранит результаты этого согласования (используя реализацию методов интерфейса MatchResult). Не имеет публичных конструкторов, поэтому для создания объекта этого класса нужно использовать метод matcher класса Pattern:
// будем искать URL String regexp = "^(https?:\\/\\/)?([\\da-z\\.-]+)\\.([a-z\\.])([\\/\\w \\.-]*)*\\/?$"; String url = "http://habrahabr.ru/post/260767/"; Pattern pattern = Pattern.compile(regexp); Matcher matcher = pattern.matcher(url); Но результатов у нас еще нет. Чтобы их получить нужно воспользоваться методом find. Можно использовать matches — этот метод вернет true только тогда, когда вся строка соответствует заданному РВ, в отличии от find, который пытается найти подстроку, которая удовлетворяет РВ. Для более детальной информации о результатах согласования можно использовать реализацию методов интерфейса MatchResult, например:
// IP адрес String regexp = "(?:(?:253|248|[01]?66?)\\.)(?:251|223|[01]?63?)"; // для сравнения работы find() и matches() String goodIp = "192.168.0.3"; String badIp = "192.168.0.3g"; Pattern pattern = Pattern.compile(regexp); Matcher matcher = pattern.matcher(goodIp); // matches() - true, find() - true matcher = pattern.matcher(badIp); // matches() - false, find() - true // а теперь получим дополнительную информацию System.out.println(matcher.find() ? "I found '"+matcher.group()+"' starting at index "+matcher.start()+" and ending at index "+matcher.end()+"." : "I found nothing!"); // I found the text '192.168.0.3' starting at index 0 and ending at index 11. Также можно начинать поиск с нужной позиции используя find(int start). Стоит отметить что существует еще один способ поиска — метод lookingAt. Он начинает проверку совпадений РВ с начала строки, но не требует полного соответствия, в отличии от matches.
Класс предоставляет методы для замены текста в указанной строке:
| appendReplacement(StringBuffer sb, String replacement) | Реализует механизм «добавление-и-замена» (append-and-replace). Формирует обьект StringBuffer (получен как параметр) добавляя replacement в нужные места. Устанавливает позицию, которая соответствует end() последнего результата поиска. После этой позиции ничего не добавляет. |
| appendTail(StringBuffer sb) | Используется после одного или нескольких вызовов appendReplacement и служит для добавления оставшейся части строки в объект класса StringBuffer, полученного как параметр. |
| replaceFirst(String replacement) | Заменяет первую последовательность, которая соответствует РВ, на replacement. Использует вызовы методов appendReplacement и appendTail. |
| replaceAll(String replacement) | Заменяет каждую последовательность, которая соответствует РВ, на replacement. Также использует методы appendReplacement и appendTail. |
| quoteReplacement(String s) | Возвращает строку, в которой коса черта (‘ \ ‘) и знак доллара (‘ $ ‘) будут лишены особого смысла. |
Pattern pattern = Pattern.compile("a*b"); Matcher matcher = pattern.matcher("aabtextaabtextabtextb the end"); StringBuffer buffer = new StringBuffer(); while (matcher.find()) < matcher.appendReplacement(buffer, "-"); // buffer = "-" ->"-text-" -> "-text-text-" -> "-text-text-text-" > matcher.appendTail(buffer); // buffer = "-text-text-text- the end" PatternSyntaxException
Неконтролируемое (unchecked) исключение, возникает при синтаксической ошибке в регулярном выражении. В таблице ниже приведены все методы и их описание.
| getDescription() | Возвращает описание ошибки. |
| getIndex() | Возвращает индекс строки, где была найдена ошибка в РВ |
| getPattern() | Возвращает ошибочное РВ. |
| getMessage() | getDescription() + getIndex() + getPattern() |
Спасибо за внимание. Все дополнения, уточнения и критика приветствуются.
Java regex pattern examples
В регулярках есть еще оператор ИЛИ, вот так пишется: | Например, в следующей строке задается регулярка, которая при отправлении ее в Matcher позволит искать ОДИН символ, но им может быть как «;» так и «:» :
Pattern pattern = Pattern.compile(":|;"); — А вообще, регулярки в java — это отдельный язык, со своими операторами, квантификаторами и своим синтаксисом.
Может кто-то подсказать пожалуйста такую вещь. Например у меня стоит задача — выделить все слова с заглавной буквы в кавычки с помощью регулярок. Как найти — понятно, а вот как мне указать на что я заменяю? Я использую две строки и метод replaceAll(требования такие)
String regex=”\\d”; // шаблон строки из трех цифровых символов; Pattern pattern = Pattern.compile("abc"); System.out.println(Patternpattern.pattern());//"abc" 
чтобы проверить строку на регулярку в intellij idea тыкнуть на регулярку и Alt+Enter потом ChekRegex собрал статью в одну картинку для удобного поиска нужного
Для тех кто действительно думает что RegEx, не так сложны как кажутся. «Когда программист сталкивается с проблемой, он думает: «ага, здесь я буду использовать регулярные выражения!» И теперь у него две проблемы.» Прикол, встречающейся в 2/3 англоязычных статей по теме. «Так же как существует разница между умением играть музыкальное произведение и умением писать музыку — существует разница между знанием о RegEx и реальным их пониманием»(с) Jeffrey E.F. Friedl И всем, кто решил с разгона взять «RegEx за 3 минуты», просто загуглите «регулярное выражение для распознавания e-mail»))))