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Java 正則表達式實戰：字符串匹配、提取、替換與分割完整指南

編輯：Java 相關知識

前言

面對「檢查字符串是否包含某些字符」、「提取日誌中的 IP 和時間」、「脫敏手機號」、「按多種分隔符分割」等需求，手寫 if/for/charAt 不僅繁瑣易錯，還難以應對變化。Java java.util.regex 將「匹配規則」封裝為 Pattern 對象，配合 Matcher 引擎，實現聲明式字符串處理。本文通過遞進式案例，展示從簡單匹配到複雜提取替換的完整實戰流程。

一、基礎入門：從手寫循環到正則思維

場景：檢查字符串是否包含 'y' 或 'f'

傳統寫法：

String str = "For my money...";
boolean found = false;
for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
    char c = str.charAt(i);
    if (c == 'y' || c == 'f') { found = true; break; }
}

正則寫法：

Pattern p = Pattern.compile("[yf]"); // 字符類：y 或 f
boolean found = p.matcher(str).find(); // 一行搞定

思維轉變：不關心「怎麼遍歷」，只描述「長什麼樣」。

二、核心三步驟模板

// 1. 寫正則字符串
String regex = "正則表達式";

// 2. 編譯成 Pattern（建議靜態常量複用）
Pattern pattern = Pattern.compile(regex);

// 3. 創建 Matcher 執行操作
Matcher matcher = pattern.matcher(targetString);

// 4. 根據需求調用不同方法
matcher.find();      // 部分匹配/查找下一個
matcher.matches();   // 整體匹配
matcher.group(1);    // 獲取分組內容
matcher.replaceAll(replacement); // 替換
pattern.split(input); // 分割

三、實戰案例庫

1. 忽略大小寫匹配

Pattern p = Pattern.compile("java", Pattern.CASE_INSENSITIVE);
// 或內嵌標誌
Pattern p2 = Pattern.compile("(?i)java");

2. 提取鍵值對：key=value 格式

String config = "host=localhost port=8080 timeout=30";
Pattern p = Pattern.compile("(\\w+)=(\\S+)");
Matcher m = p.matcher(config);
while (m.find()) {
    System.out.println(m.group(1) + " -> " + m.group(2));
}
// host -> localhost, port -> 8080, timeout -> 30

3. 提取括號/引號內容

String log = "User[alice] login from IP(192.168.1.1) at '2024-06-15 10:30'";
Pattern p = Pattern.compile("[\\[\\(']([^\\]\\')]+[\\]\\')]"); // 簡化示例
// 更穩健：分別處理不同括號
Pattern bracket = Pattern.compile("\\[([^\\]]+)\\]");
Pattern paren = Pattern.compile("\\(([^)]+)\\)");
Pattern quote = Pattern.compile("'([^']+)'");

4. 手機號脫敏：中間 4 位替換為 ****

String phone = "13800138000";
String masked = phone.replaceAll("(\\d{3})\\d{4}(\\d{4})", "$1****$2");
// 結果: 138****8000
// 解析：分組 1=前3位，分組 2=後4位，替換模板 $1****$2

5. HTML 標籤清洗（簡易版）

String html = "Hello World";
String text = html.replaceAll("<[^>]+>", ""); // 移除所有標籤
// 結果: Hello World
// 注意：複雜 HTML 請用 Jsoup 等專業解析器

6. 多種分隔符分割

String line = "apple, banana; orange|pear  grape";
String[] fruits = line.split("[,;|]\\s*"); // 正則分割
// [apple, banana, orange, pear, grape]

7. 驗證整體格式：密碼強度

String pwdRegex = "^(?=.*[a-z])(?=.*[A-Z])(?=.*\\d)(?=.*[@$!%*?&])[A-Za-z\\d@$!%*?&]{8,}$";
boolean strong = Pattern.matches(pwdRegex, "Abc12345@"); // true
// 解析：4 個正向前瞻分別檢查小寫、大寫、數字、特殊符號

8. 日期格式轉換：yyyy-MM-dd -> MM/dd/yyyy

String date = "2024-06-15";
String converted = date.replaceAll("(\\d{4})-(\\d{2})-(\\d{2})", "$2/$3/$1");
// 結果: 06/15/2024

9. 非貪婪匹配：提取最短標籤內容

String html = "Hello
World";
// 貪婪 .* 匹配整個字符串
// 非貪婪 .*? 匹配單個標籤
Pattern p = Pattern.compile("(.*?)");
Matcher m = p.matcher(html);
while (m.find()) System.out.println(m.group(1));
// Hello
// World

10. 函數式替換：動態計算替換值

String text = "price: 100, discount: 20";
Pattern p = Pattern.compile("(\\d+)");
String result = p.matcher(text).replaceAll(mr -> {
    int val = Integer.parseInt(mr.group());
    return String.valueOf(val * 2); // 所有數字乘 2
});
// 結果: price: 200, discount: 40

四、效能優化與最佳實踐清單

Pattern 靜態常量複用：編譯正則開銷大，定義為 private static final Pattern P = Pattern.compile(...)。
優先用 String 方法：簡單替換 str.replace("old", "new")、分割 str.split(",") 內部已優化，無需手動 Pattern。
避免災難性回溯：警惕 (a+)+、(a|aa)* 等嵌套量詞，輸入 aaaaaaaaaaaa! 會導致指數級回溯（ReDoS）。
用戶輸入轉義：Pattern.quote(userInput) 將任意字符串視為字面量，防止注入。
預編譯標誌常量：Pattern.CASE_INSENSITIVE | Pattern.DOTALL 組合使用。
複雜 HTML/XML/JSON 勿用正則：改用 Jsoup、DOM4J、Jackson 等專業解析器。

五、總結

Java 正則表達式以 Pattern/Matcher 為核心，提供「聲明規則、引擎執行」的強大範式。掌握字符類、量詞、分組捕獲、非貪婪、斷言、替換模板 $n、函數式替換等核心技能，配合預編譯複用、ReDoS 防範、轉義用戶輸入工程化習慣，能優雅高效解決絕大多數文本處理場景。記住：正則是瑞士軍刀，不是萬能鑰匙——複雜結構化文本請用專用解析器。