1. 概述
在本教程中，我们将看到预编译正则表达式模式的好处以及Java 8和11中引入的新方法。
这将不是一个正则表达式操作方法，但我们为此目的提供了一个出色的Java正则表达式API指南。
2. 好处
重用不可避免地会带来性能提升，因为我们不需要一次又一次地创建和重新创建相同对象的实例。因此，我们可以假设重用和性能通常是联系在一起的。
让我们来看看这个原则，因为它与Pattern#compile相关。我们将使用一个简单的基准测试：
- 我们有一个列表，其中包含从1到5,000,000的5,000,000个数字
- 我们的正则表达式将匹配偶数
因此，让我们使用以下Java正则表达式来测试解析这些数字：
- String.matches(regex)
- Pattern.matches(regex, charSequence)
- Pattern.compile(regex).matcher(charSequence).matches()
- 预编译的正则表达式，多次调用preCompiledPattern.matcher(value).matches()
- 带有一个Matcher实例和多次调用matcherFromPreCompiledPattern.reset(value).matches()的预编译正则表达式
实际上，如果我们看一下String#matches的实现：
public boolean matches(String regex) {
return Pattern.matches(regex, this);
}
在Pattern#matches中：
public static boolean matches(String regex, CharSequence input) {
Pattern p = compile(regex);
Matcher m = p.matcher(input);
return m.matches();
}
然后，我们可以想象前三个表达式的执行方式相似。这是因为第一个表达式调用第二个，第二个调用第三个。
第二点是这些方法不会重用创建的Pattern和Matcher实例。而且，正如我们将在基准测试中看到的那样，这会将性能降低六倍：
@Benchmark
public void matcherFromPreCompiledPatternResetMatches(Blackhole bh) {
for (String value : values) {
bh.consume(matcherFromPreCompiledPattern.reset(value).matches());
}
}
@Benchmark
public void preCompiledPatternMatcherMatches(Blackhole bh) {
for (String value : values) {
bh.consume(preCompiledPattern.matcher(value).matches());
}
}
@Benchmark
public void patternCompileMatcherMatches(Blackhole bh) {
for (String value : values) {
bh.consume(Pattern.compile(PATTERN).matcher(value).matches());
}
}
@Benchmark
public void patternMatches(Blackhole bh) {
for (String value : values) {
bh.consume(Pattern.matches(PATTERN, value));
}
}
@Benchmark
public void stringMatchs(Blackhole bh) {
Instant start = Instant.now();
for (String value : values) {
bh.consume(value.matches(PATTERN));
}
}
从基准测试结果来看，毫无疑问，预编译的Pattern和重用的Matcher是赢家，结果快了六倍以上：
Benchmark Mode Cnt Score Error Units
PatternPerformanceComparison.matcherFromPreCompiledPatternResetMatches avgt 20 278.732 ± 22.960 ms/op
PatternPerformanceComparison.preCompiledPatternMatcherMatches avgt 20 500.393 ± 34.182 ms/op
PatternPerformanceComparison.stringMatchs avgt 20 1433.099 ± 73.687 ms/op
PatternPerformanceComparison.patternCompileMatcherMatches avgt 20 1774.429 ± 174.955 ms/op
PatternPerformanceComparison.patternMatches avgt 20 1792.874 ± 130.213 ms/op
除了性能时间之外，我们还有创建的对象数量：
- 前三种形式：
- 创建了5,000,000个Pattern实例
- 创建了5,000,000个Matcher实例
- preCompiledPattern.matcher(value).matches()
- 创建了1个Pattern实例
- 创建了5,000,000个Matcher实例
- matcherFromPreCompiledPattern.reset(value).matches()
- 创建了1个Pattern实例
- 创建了1个Matcher实例
因此，不要将我们的正则表达式委托给String#matches或Pattern#matches，因为它们总是会创建Pattern和Matcher实例。我们应该预编译我们的正则表达式以获得性能并创建更少的对象。
要了解更多关于正则表达式性能的信息，请查看我们的Java正则表达式性能概述。
3. 新方法
由于引入了函数式接口和流，重用变得更加容易。
Pattern类已在新的Java版本中发展，以提供与流和lambda的集成。
3.1 Java 8
Java 8引入了两种新方法：splitAsStream和asPredicate。
让我们看看splitAsStream的一些代码，该代码围绕模式的匹配从给定的输入序列创建一个流：
@Test
public void givenPreCompiledPattern_whenCallSplitAsStream_thenReturnArraySplitByThePattern() {
Pattern splitPreCompiledPattern = Pattern.compile("__");
Stream<String> textSplitAsStream = splitPreCompiledPattern.splitAsStream("My_Name__is__Fabio_Silva");
String[] textSplit = textSplitAsStream.toArray(String[]::new);
assertEquals("My_Name", textSplit[0]);
assertEquals("is", textSplit[1]);
assertEquals("Fabio_Silva", textSplit[2]);
}
asPredicate方法创建一个谓词，其行为就像它从输入序列创建一个匹配器，然后调用find：
string -> matcher(string).find();
让我们创建一个模式来匹配列表中的名称，该列表中的名字和姓氏至少各有三个字母：
@Test
public void givenPreCompiledPattern_whenCallAsPredicate_thenReturnPredicateToFindPatternInTheList() {
List<String> namesToValidate = Arrays.asList("Fabio Silva", "Mr. Silva");
Pattern firstLastNamePreCompiledPattern = Pattern.compile("[a-zA-Z]{3,} [a-zA-Z]{3,}");
Predicate<String> patternsAsPredicate = firstLastNamePreCompiledPattern.asPredicate();
List<String> validNames = namesToValidate.stream()
.filter(patternsAsPredicate)
.collect(Collectors.toList());
assertEquals(1,validNames.size());
assertTrue(validNames.contains("Fabio Silva"));
}
3.2 Java 11
Java 11引入了asMatchPredicate方法，该方法创建一个谓词，该谓词的行为就像它从输入序列创建一个匹配器然后调用匹配项：
string -> matcher(string).matches();
让我们创建一个模式来匹配列表中的名称，该列表只有名字和姓氏，每个名字至少三个字母：
@Test
public void givenPreCompiledPattern_whenCallAsMatchPredicate_thenReturnMatchPredicateToMatchesPattern() {
List<String> namesToValidate = Arrays.asList("Fabio Silva", "Fabio Luis Silva");
Pattern firstLastNamePreCompiledPattern = Pattern.compile("[a-zA-Z]{3,} [a-zA-Z]{3,}");
Predicate<String> patternAsMatchPredicate = firstLastNamePreCompiledPattern.asMatchPredicate();
List<String> validatedNames = namesToValidate.stream()
.filter(patternAsMatchPredicate)
.collect(Collectors.toList());
assertTrue(validatedNames.contains("Fabio Silva"));
assertFalse(validatedNames.contains("Fabio Luis Silva"));
}
4. 总结
在本教程中，我们看到使用预编译模式为我们带来了卓越的性能。
我们还了解了JDK 8和JDK 11中引入的三种新方法，它们使我们的生活更轻松。
这些示例的代码可在GitHub上的java-11-1中获得，用于JDK 11片段，而java-regex-1则用于其他片段。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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