Java知识回顾 （6）正则表达式、方法、文件与异常

一、正则表达式

正则表达式定义了字符串的模式。

正则表达式可以用来搜索、编辑或处理文本。

正则表达式并不仅限于某一种语言，但是在每种语言中有细微的差别。

Java 正则表达式和 Perl 的是最为相似的。

java.util.regex 包主要包括以下三个类：

• Pattern 类：

  pattern 对象是一个正则表达式的编译表示。Pattern 类没有公共构造方法。要创建一个 Pattern 对象，你必须首先调用其公共静态编译方法，它返回一个 Pattern 对象。该方法接受一个正则表达式作为它的第一个参数。

• Matcher 类：

  Matcher 对象是对输入字符串进行解释和匹配操作的引擎。与Pattern 类一样，Matcher 也没有公共构造方法。你需要调用 Pattern 对象的 matcher 方法来获得一个 Matcher 对象。

• PatternSyntaxException：

  PatternSyntaxException 是一个非强制异常类，它表示一个正则表达式模式中的语法错误。

捕获组

捕获组是把多个字符当一个单独单元进行处理的方法，它通过对括号内的字符分组来创建。

例如，正则表达式 (dog) 创建了单一分组，组里包含"d"，"o"，和"g"。

捕获组是通过从左至右计算其开括号来编号。例如，在表达式（（A）（B（C））），有四个这样的组：

• ((A)(B(C)))
• (A)
• (B(C))
• (C)

可以通过调用 matcher 对象的 groupCount 方法来查看表达式有多少个分组。groupCount 方法返回一个 int 值，表示matcher对象当前有多个捕获组。

还有一个特殊的组（group(0)），它总是代表整个表达式。该组不包括在 groupCount 的返回值中。

正则表达式语法

在其他语言中，\\ 表示： 我想要在正则表达式中插入一个普通的（字面上的）反斜杠，请不要给它任何特殊的意义。

在 Java 中，\\ 表示： 我要插入一个正则表达式的反斜线，所以其后的字符具有特殊的意义。

所以，在其他的语言中（如Perl），一个反斜杠 \ 就足以具有转义的作用，而在 Java 中正则表达式中则需要有两个反斜杠才能被解析为其他语言中的转义作用。也可以简单的理解在 Java 的正则表达式中，两个 \\ 代表其他语言中的一个 \，这也就是为什么表示一位数字的正则表达式是 \\d，而表示一个普通的反斜杠是 \\\\。

根据 Java Language Specification 的要求，Java 源代码的字符串中的反斜线被解释为 Unicode 转义或其他字符转义。因此必须在字符串字面值中使用两个反斜线，表示正则表达式受到保护，不被 Java 字节码编译器解释。例如，当解释为正则表达式时，字符串字面值 "\b" 与单个退格字符匹配，而 "\\b" 与单词边界匹配。字符串字面值 "\(hello\)" 是非法的，将导致编译时错误；要与字符串 (hello) 匹配，必须使用字符串字面值 "\\(hello\\)"。

Matcher 类的方法

索引方法

索引方法提供了有用的索引值，精确表明输入字符串中在哪能找到匹配：

研究方法

研究方法用来检查输入字符串并返回一个布尔值，表示是否找到该模式：

替换方法

替换方法是替换输入字符串里文本的方法：

二、Java 方法

在前面几个章节中我们经常使用到 System.out.println() ，那么它是什么呢？

• println() 是一个方法。
• System 是系统类。
• out 是标准输出对象。

这句话的用法是调用系统类 System 中的标准输出对象 out 中的方法 println()。

那么什么是方法呢？

Java方法是语句的集合，它们在一起执行一个功能。

• 方法是解决一类问题的步骤的有序组合
• 方法包含于类或对象中
• 方法在程序中被创建，在其他地方被引用

方法的优点

• 1. 使程序变得更简短而清晰。
• 2. 有利于程序维护。
• 3. 可以提高程序开发的效率。
• 4. 提高了代码的重用性。

方法的命名规则

• 1.方法的名字的第一个单词应以小写字母作为开头，后面的单词则用大写字母开头写，不使用连接符。例如：addPerson。
• 2.下划线可能出现在 JUnit 测试方法名称中用以分隔名称的逻辑组件。一个典型的模式是：test<MethodUnderTest>_<state>，例如 testPop_emptyStack。

三、 流(Stream)、文件(File)和IO

从控制台读取多字符输入

下面的程序示范了用 read() 方法从控制台不断读取字符直到用户输入 "q"。

//使用 BufferedReader 在控制台读取字符

import java.io.*;

public class BRRead {

    public static void main(String args[]) throws IOException {

        char c;

        // 使用 System.in 创建 BufferedReader

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

        System.out.println("输入字符, 按下 'q' 键退出。");

        // 读取字符

        do {

            c = (char) br.read();

            System.out.println(c);

        } while (c != 'q');

    }

}

从控制台读取字符串

String readLine( ) throws IOException

控制台输出

void write(int byteval)

读写文件

如前所述，一个流被定义为一个数据序列。输入流用于从源读取数据，输出流用于向目标写数据。

下图是一个描述输入流和输出流的类层次图。

下面将要讨论的两个重要的流是 FileInputStream 和 FileOutputStream：

---

FileInputStream

该流用于从文件读取数据，它的对象可以用关键字 new 来创建。

有多种构造方法可用来创建对象。

可以使用字符串类型的文件名来创建一个输入流对象来读取文件：

InputStream f = new FileInputStream("C:/java/hello");

也可以使用一个文件对象来创建一个输入流对象来读取文件。我们首先得使用 File() 方法来创建一个文件对象：

File f = new File("C:/java/hello"); InputStream out = new FileInputStream(f);

创建了InputStream对象，就可以使用下面的方法来读取流或者进行其他的流操作。

序号	方法及描述
1	public void close() throws IOException{} 关闭此文件输入流并释放与此流有关的所有系统资源。抛出IOException异常。
2	protected void finalize()throws IOException {} 这个方法清除与该文件的连接。确保在不再引用文件输入流时调用其 close 方法。抛出IOException异常。
3	public int read(int r)throws IOException{} 这个方法从 InputStream 对象读取指定字节的数据。返回为整数值。返回下一字节数据，如果已经到结尾则返回-1。
4	public int read(byte[] r) throws IOException{} 这个方法从输入流读取r.length长度的字节。返回读取的字节数。如果是文件结尾则返回-1。
5	public int available() throws IOException{} 返回下一次对此输入流调用的方法可以不受阻塞地从此输入流读取的字节数。返回一个整数值。

除了 InputStream 外，还有一些其他的输入流，更多的细节参考下面链接：

• ByteArrayInputStream
• DataInputStream

---

FileOutputStream

该类用来创建一个文件并向文件中写数据。

如果该流在打开文件进行输出前，目标文件不存在，那么该流会创建该文件。

有两个构造方法可以用来创建 FileOutputStream 对象。

使用字符串类型的文件名来创建一个输出流对象：

OutputStream f = new FileOutputStream("C:/java/hello")

也可以使用一个文件对象来创建一个输出流来写文件。我们首先得使用File()方法来创建一个文件对象：

File f = new File("C:/java/hello");
OutputStream f = new FileOutputStream(f);

创建OutputStream 对象完成后，就可以使用下面的方法来写入流或者进行其他的流操作。

序号	方法及描述
1	public void close() throws IOException{} 关闭此文件输入流并释放与此流有关的所有系统资源。抛出IOException异常。
2	protected void finalize()throws IOException {} 这个方法清除与该文件的连接。确保在不再引用文件输入流时调用其 close 方法。抛出IOException异常。
3	public void write(int w)throws IOException{} 这个方法把指定的字节写到输出流中。
4	public void write(byte[] w) 把指定数组中w.length长度的字节写到OutputStream中。

除了OutputStream外，还有一些其他的输出流，更多的细节参考下面链接：

• ByteArrayOutputStream
• DataOutputStream

下面是一个演示 InputStream 和 OutputStream 用法的例子：

fileStreamTest.java 文件代码：

import java.io.*;

public class fileStreamTest {

    public static void main(String args[]) {

        try {

            byte bWrite[] = { 11, 21, 3, 40, 5 };

            OutputStream os = new FileOutputStream("test.txt");

            for (int x = 0; x < bWrite.length; x++) {

                os.write(bWrite[x]); // writes the bytes

            }

            os.close();

            InputStream is = new FileInputStream("test.txt");

            int size = is.available();

            for (int i = 0; i < size; i++) {

                System.out.print((char) is.read() + "  ");

            }

            is.close();

        } catch (IOException e) {

            System.out.print("Exception");

        }

    }

}

上面的程序首先创建文件test.txt，并把给定的数字以二进制形式写进该文件，同时输出到控制台上。

以上代码由于是二进制写入，可能存在乱码，你可以使用以下代码实例来解决乱码问题：

//文件名 :fileStreamTest2.java

import java.io.*;

public class fileStreamTest2 {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        File f = new File("a.txt");

        FileOutputStream fop = new FileOutputStream(f);

        // 构建FileOutputStream对象,文件不存在会自动新建

        OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(fop, "UTF-8");

        // 构建OutputStreamWriter对象,参数可以指定编码,默认为操作系统默认编码,windows上是gbk

        writer.append("中文输入");

        // 写入到缓冲区

        writer.append("\r\n");

        // 换行

        writer.append("English");

        // 刷新缓存冲,写入到文件,如果下面已经没有写入的内容了,直接close也会写入

        writer.close();

        // 关闭写入流,同时会把缓冲区内容写入文件,所以上面的注释掉

        fop.close();

        // 关闭输出流,释放系统资源

        FileInputStream fip = new FileInputStream(f);

        // 构建FileInputStream对象

        InputStreamReader reader = new InputStreamReader(fip, "UTF-8");

        // 构建InputStreamReader对象,编码与写入相同

        StringBuffer sb = new StringBuffer();

        while (reader.ready()) {

            sb.append((char) reader.read());

            // 转成char加到StringBuffer对象中

        }

        System.out.println(sb.toString());

        reader.close();

        // 关闭读取流

        fip.close();

        // 关闭输入流,释放系统资源

    }

}

文件和I/O

还有一些关于文件和I/O的类，我们也需要知道：

• File Class(类)
• FileReader Class(类)
• FileWriter Class(类)

Java中的目录

创建目录：

File类中有两个方法可以用来创建文件夹：

• mkdir( ) 方法创建一个文件夹，成功则返回true，失败则返回false。失败表明File对象指定的路径已经存在，或者由于整个路径还不存在，该文件夹不能被创建。
• mkdirs() 方法创建一个文件夹和它的所有父文件夹。

读取目录

一个目录其实就是一个 File 对象，它包含其他文件和文件夹。

如果创建一个 File 对象并且它是一个目录，那么调用 isDirectory() 方法会返回 true。

可以通过调用该对象上的 list() 方法，来提取它包含的文件和文件夹的列表。

下面展示的例子说明如何使用 list() 方法来检查一个文件夹中包含的内容：

import java.io.File;

public class DirList {

    public static void main(String args[]) {

        String dirname = "/tmp";

        File f1 = new File(dirname);

        if (f1.isDirectory()) {

            System.out.println("目录 " + dirname);

            String s[] = f1.list();

            for (int i = 0; i < s.length; i++) {

                File f = new File(dirname + "/" + s[i]);

                if (f.isDirectory()) {

                    System.out.println(s[i] + " 是一个目录");

                } else {

                    System.out.println(s[i] + " 是一个文件");

                }

            }

        } else {

            System.out.println(dirname + " 不是一个目录");

        }

    }

}

删除目录或文件

删除文件可以使用 java.io.File.delete() 方法。

以下代码会删除目录 /tmp/java/ ，需要注意的是当删除某一目录时，必须保证该目录下没有其他文件才能正确删除，否则将删除失败。

测试目录结构：

三、Java Scanner 类

java.util.Scanner 是 Java5 的新特征，我们可以通过 Scanner 类来获取用户的输入。

下面是创建 Scanner 对象的基本语法：

接下来我们演示一个最简单的数据输入，并通过 Scanner 类的 next() 与 nextLine() 方法获取输入的字符串，在读取前我们一般需要 使用 hasNext 与 hasNextLine 判断是否还有输入的数据：

import java.util.Scanner; 

public class ScannerDemo {

    public static void main(String[] args) {

        Scanner scan = new Scanner(System.in);

        // 从键盘接收数据

        // next方式接收字符串

        System.out.println("next方式接收：");

        // 判断是否还有输入

        if (scan.hasNext()) {

            String str1 = scan.next();

            System.out.println("输入的数据为：" + str1);

        }

        scan.close();

    }

}

next() 与 nextLine() 区别

next():

• 1、一定要读取到有效字符后才可以结束输入。
• 2、对输入有效字符之前遇到的空白，next() 方法会自动将其去掉。
• 3、只有输入有效字符后才将其后面输入的空白作为分隔符或者结束符。
• next() 不能得到带有空格的字符串。

nextLine()：

• 1、以Enter为结束符,也就是说 nextLine()方法返回的是输入回车之前的所有字符。
• 2、可以获得空白。

如果要输入 int 或 float 类型的数据，在 Scanner 类中也有支持，但是在输入之前最好先使用 hasNextXxx() 方法进行验证，再使用 nextXxx() 来读取：

四、Java 异常处理

异常是程序中的一些错误，但并不是所有的错误都是异常，并且错误有时候是可以避免的。

比如说，你的代码少了一个分号，那么运行出来结果是提示是错误 java.lang.Error；如果你用System.out.println(11/0)，那么你是因为你用0做了除数，会抛出 java.lang.ArithmeticException 的异常。

异常发生的原因有很多，通常包含以下几大类：

• 用户输入了非法数据。
• 要打开的文件不存在。
• 网络通信时连接中断，或者JVM内存溢出。

这些异常有的是因为用户错误引起，有的是程序错误引起的，还有其它一些是因为物理错误引起的。-

要理解Java异常处理是如何工作的，你需要掌握以下三种类型的异常：

• 检查性异常： 最具代表的检查性异常是用户错误或问题引起的异常，这是程序员无法预见的。例如要打开一个不存在文件时，一个异常就发生了，这些异常在编译时不能被简单地忽略。
• 运行时异常： 运行时异常是可能被程序员避免的异常。与检查性异常相反，运行时异常可以在编译时被忽略。
• 错误： 错误不是异常，而是脱离程序员控制的问题。错误在代码中通常被忽略。例如，当栈溢出时，一个错误就发生了，它们在编译也检查不到的。

Exception 类的层次

所有的异常类是从 java.lang.Exception 类继承的子类。

Exception 类是 Throwable 类的子类。除了Exception类外，Throwable还有一个子类Error 。

Java 程序通常不捕获错误。错误一般发生在严重故障时，它们在Java程序处理的范畴之外。

Error 用来指示运行时环境发生的错误。

例如，JVM 内存溢出。一般地，程序不会从错误中恢复。

异常类有两个主要的子类：IOException 类和 RuntimeException 类。

在 Java 内置类中(接下来会说明)，有大部分常用检查性和非检查性异常。

Java 内置异常类

Java 语言定义了一些异常类在 java.lang 标准包中。

标准运行时异常类的子类是最常见的异常类。由于 java.lang 包是默认加载到所有的 Java 程序的，所以大部分从运行时异常类继承而来的异常都可以直接使用。

Java 根据各个类库也定义了一些其他的异常，下面的表中列出了 Java 的非检查性异常。

下面的表中列出了 Java 定义在 java.lang 包中的检查性异常类。

异常方法

下面的列表是 Throwable 类的主要方法:

捕获异常

使用 try 和 catch 关键字可以捕获异常。try/catch 代码块放在异常可能发生的地方。

try/catch代码块中的代码称为保护代码，使用 try/catch 的语法如下：

try

{

   // 程序代码

}catch(ExceptionName e1)

{

   //Catch 块

}

Catch 语句包含要捕获异常类型的声明。当保护代码块中发生一个异常时，try 后面的 catch 块就会被检查。

如果发生的异常包含在 catch 块中，异常会被传递到该 catch 块，这和传递一个参数到方法是一样。

多重捕获块

一个 try 代码块后面跟随多个 catch 代码块的情况就叫多重捕获。

多重捕获块的语法如下所示：

try{

   // 程序代码

}catch(异常类型1 异常的变量名1){

  // 程序代码

}catch(异常类型2 异常的变量名2){

  // 程序代码

}catch(异常类型2 异常的变量名2){

  // 程序代码

}

上面的代码段包含了 3 个 catch块。

可以在 try 语句后面添加任意数量的 catch 块。

如果保护代码中发生异常，异常被抛给第一个 catch 块。

如果抛出异常的数据类型与 ExceptionType1 匹配，它在这里就会被捕获。

如果不匹配，它会被传递给第二个 catch 块。

如此，直到异常被捕获或者通过所有的 catch 块。

throws/throw 关键字：

如果一个方法没有捕获到一个检查性异常，那么该方法必须使用 throws 关键字来声明。throws 关键字放在方法签名的尾部。

也可以使用 throw 关键字抛出一个异常，无论它是新实例化的还是刚捕获到的。

finally关键字

finally 关键字用来创建在 try 代码块后面执行的代码块。

无论是否发生异常，finally 代码块中的代码总会被执行。

在 finally 代码块中，可以运行清理类型等收尾善后性质的语句。

声明自定义异常

在 Java 中你可以自定义异常。编写自己的异常类时需要记住下面的几点。

• 所有异常都必须是 Throwable 的子类。
• 如果希望写一个检查性异常类，则需要继承 Exception 类。
• 如果你想写一个运行时异常类，那么需要继承 RuntimeException 类。

可以像下面这样定义自己的异常类：

只继承Exception 类来创建的异常类是检查性异常类。

下面的 InsufficientFundsException 类是用户定义的异常类，它继承自 Exception。

一个异常类和其它任何类一样，包含有变量和方法。

通用异常

在Java中定义了两种类型的异常和错误。

• JVM(Java 虚拟机 ) 异常： 由 JVM 抛出的异常或错误。例如：NullPointerException 类，ArrayIndexOutOfBoundsException 类，ClassCastException 类。
• 程序级异常： 由程序或者API程序抛出的异常。例如 IllegalArgumentException 类，IllegalStateException 类。

参考文章

Java 正则表达式

Java 流(Stream)、文件(File)和IO

Java Scanner 类

Java 异常处理