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Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 Java ist auch eine Sprache
2 Sprachbeschreibung
3 Klassen und Objekte
4 Der Umgang mit Zeichenketten
5 Mathematisches
6 Eigene Klassen schreiben
7 Angewandte Objektorientierung
8 Exceptions
9 Generics, innere Klassen
10 Die Klassenbibliothek
11 Threads und nebenläufige Programmierung
12 Datenstrukturen und Algorithmen
13 Raum und Zeit
14 Dateien und Datenströme
15 Die eXtensible Markup Language (XML)
16 Grafische Oberflächen mit Swing
17 Grafikprogrammierung
18 Netzwerkprogrammierung
19 Verteilte Programmierung mit RMI und Web–Services
20 JavaServer Pages und Servlets
21 Applets
22 Midlets und die Java ME
23 Datenbankmanagement mit JDBC
24 Reflection und Annotationen
25 Logging und Monitoring
26 Sicherheitskonzepte
27 Java Native Interface (JNI)
28 Dienstprogramme für die Java-Umgebung
Stichwort
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Java ist auch eine Insel (8. Auflage) von Christian Ullenboom Programmieren mit der Java Standard Edition Version 6
Java ist auch eine Insel (8. Aufl.) 8., aktual. Auflage, geb., mit DVD 1.475 S., 49,90 Euro Galileo Computing ISBN 978-3-8362-1371-4 |
| 4 Der Umgang mit Zeichenketten
|  | 4.1 Einzelne Zeichen mit der Character-Klasse behandeln
|  | 4.2 Strings und deren Anwendung
|  |  | 4.2.1 String-Literale als String-Objekte für konstante Zeichenketten
|  |  | 4.2.2 String-Länge und Test auf Leerstring
|  |  | 4.2.3 Nach enthaltenen Zeichen und Zeichenfolgen suchen
|  |  | 4.2.4 Gut, dass wir verglichen haben
|  |  | 4.2.5 String-Teile extrahieren
|  |  | 4.2.6 Strings anhängen, Groß-/Kleinschreibung und Leerraum
|  |  | 4.2.7 Suchen und ersetzen
|  |  | 4.2.8 String-Objekte mit Konstruktoren neu anlegen
|  | 4.3 Konvertieren zwischen Primitiven und Strings
|  |  | 4.3.1 Unterschiedliche Typen in String-Repräsentationen konvertieren
|  |  | 4.3.2 String in primitives Element konvertieren
|  | 4.4 Veränderbare Zeichenketten mit StringBuilder/StringBuffer
|  |  | 4.4.1 Anlegen von StringBuilder-/StringBuffer-Objekten
|  |  | 4.4.2 Die Länge eines StringBuilder-/StringBuffer-Objekts
|  |  | 4.4.3 Daten anhängen
|  |  | 4.4.4 Zeichen(folgen) setzen, erfragen, löschen und umdrehen
|  |  | 4.4.5 Vergleichen von String/StringBuilder/StringBuffer
|  |  | 4.4.6 hashCode() bei StringBuffer/StringBuilder
|  | 4.5 Sprachabhängiges Vergleichen und Normalisierung
|  |  | 4.5.1 Die Klasse Collator
|  |  | 4.5.2 Effiziente interne Speicherung für die Sortierung
|  |  | 4.5.3 Normalisierung
|  | 4.6 Reguläre Ausdrücke
|  |  | 4.6.1 Arbeiten mit der Fassade: String.matches()
|  |  | 4.6.2 Die Klassen Pattern und Matcher
|  |  | 4.6.3 Quantifizierer und Wiederholungen
|  |  | 4.6.4 Finden und nicht matchen
|  |  | 4.6.5 Gierige und nicht gierige Operatoren
|  |  | 4.6.6 Mit MatchResult alle Ergebnisse einsammeln
|  | 4.7 Zerlegen von Zeichenketten
|  |  | 4.7.1 Splitten von Zeichenketten mit split()
|  |  | 4.7.2 Die Klasse Scanner
|  |  | 4.7.3 StringTokenizer
|  |  | 4.7.4 BreakIterator als Zeichen-, Wort-, Zeilen- und Satztrenner
|  | 4.8 Zeichenkodierungen und Base64
|  |  | 4.8.1 Über die Klasse String Kodierungen vornehmen
|  |  | 4.8.2 Konvertieren mit OutputStreamWriter-Klassen
|  |  | 4.8.3 Das Paket java.nio.charset
|  |  | 4.8.4 Base64-Kodierung
|  | 4.9 Formatieren von Ausgaben
|  |  | 4.9.1 Formatieren mit format() aus String
|  |  | 4.9.2 Die Format-Klassen im Überblick
|  |  | 4.9.3 Zahlen, Prozente und Währungen mit NumberFormat und DecimalFormat formatieren
|  | 4.10 Zum Weiterlesen
## 4.6 Reguläre Ausdrücke Ein regulärer Ausdruck (engl. regular expression) ist eine Beschreibung eines Musters (engl. pattern). Reguläre Ausdrücke werden bei der Zeichenkettenverarbeitung beim Suchen und Ersetzen eingesetzt. Für folgende Szenarien bietet die Java-Bibliothek entsprechende Methoden an: Frage nach dem kompletten Übereinstimmen: Passt eine Zeichenfolge komplett auf ein Muster? Wir nennen das match. Finde Teilstrings: Das Pattern beschreibt nur einen Teilstring, und gesucht sind alle Vorkommen dieses Musters in einem Suchstring. Ersetze Teilfolgen: Das Pattern beschreibt Wörter, die durch andere Wörter ersetzt werden. Zerlegen einer Zeichenfolge: Das Muster steht für Trennzeichnen, sodass nach dem Zerlegen eine Sammlung von Zeichenfolgen entsteht. Ein Pattern-Matcher ist die »Maschine«, die reguläre Ausdrücke verarbeitet. Zugriff zu dieser Mustermaschine bietet die Klasse Matcher. Dazu kommt die Klasse Pattern, die die regulären Ausdrücke in einem vorcompilierten Format repräsentiert. Beide Klassen befinden sich im Paket java.util.regex. Um die Sache etwas zu vereinfachen, gibt es bei String zwei kleine Hilfsmethoden, die im Hintergrund auf die Klassen verweisen, um eine einfachere API anbieten zu können; das nennt sich auch Fassaden-Methoden. ### 4.6.1 Arbeiten mit der Fassade: String.matches() Die statische Funktion Pattern.matches() und die Objektmethode matches() der Klasse String testen, ob ein regulärer Ausdruck eine Zeichenfolge komplett beschreibt.
Beispiel Teste, ob eine Zeichenfolge in einfachen Hochkommata eingeschlossen ist: Listing 4.10 RegularExpression.java, main()
    System.out.println( Pattern.matches( "'.*'", "'Hallo Welt'" ) ); // true
    System.out.println( "'Hallo Welt'".matches( "'.*'" ) );          // true
    System.out.println( Pattern.matches( "'.*'", "''" ) );           // true
    System.out.println( Pattern.matches( "'.*'", "Hallo Welt" ) );   // false
    System.out.println( Pattern.matches( "'.*'", "'Hallo Welt" ) );  // false
Der Punkt im regulären Ausdruck steht für ein beliebiges Zeichen, und der folgende Stern ist ein Quantifizierer, der wahllos viele beliebige Zeichen erlaubt. #### Regeln für reguläre Ausdrücke Für reguläre Ausdrücke existiert eine ganze Menge von Regeln. Während die meisten Zeichen aus dem Alphabet erlaubt sind, besitzen Zeichen wie der Punkt, die Klammer, ein Sternchen und einige weitere Sonderfunktionen. So maskiert auch ein vorgestelltes »\« das folgende Sonderzeichen aus, was bei besonderen Zeichen wie ».« oder »\« wichtig ist. Zunächst gilt es, die Anzahl Wiederholungen zu bestimmen. Dazu dient ein Quantifizierer (auch Wiederholungsfaktor genannt). Drei wichtige gibt es. Für eine Zeichenkette X gilt:
X? | X kommt einmal oder keinmal vor.
X* | X kommt keinmal oder beliebig oft vor.
X+ | X kommt einmal oder beliebig oft vor.
Eine Sonderform ist X(?!Y) – das drückt aus, dass der reguläre Ausdruck Y dem regulären Ausdruck X nicht folgen darf. (Die API-Dokumentation spricht von »zero-width negative lookahead«.) Listing 4.11 RegExDemo.java, main(), Ausschnitt
    System.out.println( Pattern.matches( "0", "0" ) );               // true
    System.out.println( Pattern.matches( "0", "1" ) );               // false
    System.out.println( Pattern.matches( "0", "00" ) );              // false
    System.out.println( Pattern.matches( "0*", "0000" ) );           // true
    System.out.println( Pattern.matches( "0*", "01" ) );             // false
    System.out.println( Pattern.matches( "0\\*", "01" ) );           // false
    System.out.println( Pattern.matches( "0\\*", "0*" ) );           // true
Da in regulären Ausdrücken oftmals ein Bereich von Zeichen, etwa alle Buchstaben, abgedeckt werden muss, gibt es die Möglichkeit, Zeichenklassen zu definieren.
[aeiuo] | Zeichen a, e, i, o oder u
[^aeiuo] | nicht die Zeichen a, e, i, o, u
[0-9a-fA-F] | Zeichen 0, 1, 2, …, 9 oder Groß-/Klein-Buchstaben a, b, c, d, e, f
Das ›^‹ definiert negative Zeichenklassen, also Zeichen, die nicht vorkommen dürfen. Mit dem ›-‹ lässt sich ein Bereich von Zeichen angeben. Listing 4.12 RegExDemo.java, main(), Ausschnitt
    System.out.println( Pattern.matches( "[01]*", "0" ) );           // true
    System.out.println( Pattern.matches( "[01]*", "01001" ) );       // true
    System.out.println( Pattern.matches( "[0123456789]*", "112" ) ); // true
Daneben gibt es vordefinierte Zeichenklassen, die in erster Linie Schreibarbeit ersparen. Die wichtigsten sind:
. | jedes Zeichen
\d | Ziffer: [0-9]
\D | keine Ziffer: [^0-9] bzw. [^\d]
\s | Weißraum: [ \t\n\x0B\f\r]
\S | kein Weißraum: [^\s]
\w | Wortzeichen: [a-zA-Z0-9]
\W | kein Wortzeichen: [^\w]
\p{Blank} | Leerzeichen oder Tab: [ \t]
\p{Lower}, \p{Upper} | Klein-/Großbuchstabe: [a-z] bzw. [A-Z]
\p{Alpha} | Buchstabe: [\p{Lower}\p{Upper}]
\p{Alnum} | alphanumerisches Zeichen: [\p{Alpha}\p{Digit}]
\p{Punct} | Punkt-Zeichen: !"#$%&'()*+,-./:;<=>?@[\]^_`{|}~
\p{Graph} | sichtbares Zeichen: [\p{Alnum}\p{Punct}]
\p{Print} | druckbares Zeichen: [\p{Graph}]
Bei den Wortzeichen handelt es sich standardmäßig um die ASCII-Zeichen und nicht um deutsche Zeichen mit unseren Umlauten oder allgemeine Unicode-Zeichen. Eine umfassende Übersicht liefert die API-Dokumentation der Klasse java.util.regex.Pattern. Listing 4.13 RegExDemo.java, main(), Ausschnitt
    System.out.println( Pattern.matches( "\\d*", "112" ) );          // true
    System.out.println( Pattern.matches( "\\d*", "112a" ) );         // false
    System.out.println( Pattern.matches( "\\d*.", "112a" ) );        // true
    System.out.println( Pattern.matches( ".\\d*.", "x112a" ) );      // true
### 4.6.2 Die Klassen Pattern und Matcher Der einfache Aufruf matches() auf einem String-Objekt beziehungsweise Pattern.matches() ist nur eine Abkürzung für die Übersetzung eines Patterns und Anwendung von matches():
String#matches()
    public boolean
    matches( String regex )
    {
     return Pattern.matches( regex, this );
    }
| Pattern.matches()
    public static boolean
    matches( String regex,
             CharSequence input )
    {
     Pattern p = Pattern.compile( regex );
     Matcher m = p.matcher( input );
     return m.matches();
    }
Während String’s Mitläufer-Methode matches() zur Pattern.matches() delegiert, steht hinter der statischen Fassadenfunktion Pattern.matches() die wirkliche Nutzung der beiden zentralen Klassen Pattern für das Muster und Matcher für die Mustermaschine. Für unser erstes Beispiel Pattern.matches("'.*'", "'Hallo Welt'") hätten wir also äquivalent schreiben können:
    Pattern p = Pattern.compile( "'.*'" );
    Matcher m = p.matcher( "'Hallo Welt'" );
    boolean b = m.matches();
Hinweis Bei mehrmaliger Anwendung des gleichen Patterns sollte es compiliert gecacht werden, denn das immer wieder nötige Übersetzen über die Objektfunktion String#matches() bzw. die statische Funktion Pattern.matches() kostet Speicher und Laufzeit.
Hier klicken, um das Bild zu vergrößern
    final class java.util.regex.Pattern
    implements Serializable
static Pattern compile( String regex ) Übersetzt den regulären Ausdruck in ein Pattern-Objekt. static Pattern compile( String regex, int flags ) Übersetzt den regulären Ausdruck in ein Pattern-Objekt mit Flags. Als Flags sind CASE_INSENSITIVE, MULTILINE, DOTALL, UNICODE_CASE und CANON_EQ erlaubt. int flags() Liefert die Flags, nach denen geprüft wird. Matcher matcher( CharSequence input ) Liefert ein Matcher-Objekt, das prüft. static boolean matches( String regex, CharSequence input ) Liefert true, wenn der reguläre Ausdruck regex auf die Eingabe passt. String pattern() Liefert den regulären Ausdruck, den das Pattern repräsentiert. ### 4.6.3 Quantifizierer und Wiederholungen Neben den Quantifizierern ? (einmal oder keinmal), * (keinmal oder beliebig oft) und + (einmal oder beliebig oft) gibt es drei weitere Quantifizierer, die es erlauben, die Anzahl eines Vorkommens genauer zu beschreiben. X{n}. X muss genau n-mal vorkommen. X{n,}. X kommt mindestens n-mal vor. X{n,m}. X kommt mindestens n-, aber maximal m-mal vor.
Beispiel Eine E-Mail-Adresse endet mit einem Domain-Namen, der 2 oder 3 Zeichen lang ist.
    static Pattern p = Pattern.compile( "[\\w|-]+@\\w[\\w|-]*\\.[a-z]{2,3}" );
### 4.6.4 Finden und nicht matchen Bisher haben wir mit regulären Ausdrücken lediglich festgestellt, ob eine Zeichenfolge vollständig auf ein Muster passt. Die Matcher-Klasse kann jedoch auch feststellen, ob sich eine durch ein Muster beschriebene Teilfolge im String befindet. Dazu dient die Methode find(). Sie hat zwei Aufgaben: Zunächst sucht sie nach einer Fundstelle und gibt bei Erfolg true zurück. Das Nächste ist, dass jedes Matcher-Objekt einen Zustand mit Fundstellen besitzt, den find() aktualisiert. Einem Matcher-Objekt entlockt die Methode group() den erkannten Substring und start()/end() die Positionen. Wiederholte Aufrufe von find() setzen die Positionen weiter. Listing 4.14 RegExAllNumbers.java, main()
    String s = "'Demnach, welcher verheiratet, der tut wohl; welcher aber nicht
    verheiratet, der tut besser.'" + " 1. Korinther 7, 38";
    Matcher matcher = Pattern.compile( "\\d+" ).matcher( s );
    while ( matcher.find() )
      System.out.printf( "%s an Postion [%d,%d]%n",
                          matcher.group(), matcher.start(),
                          matcher.end() );
Die Ausgabe des Zahlenfinders ist:
    1 an Postion [94,95]
    7 an Postion [107,108]
    38 an Postion [110,112]
### 4.6.5 Gierige und nicht gierige Operatoren Die drei Operatoren ?, * und + haben die Eigenschaft, die längste mögliche Zeichenfolge abzudecken – das nennt sich gierig (engl. greedy). Deutlich wird diese Eigenschaft bei dem Versuch, in einem HTML-String alle fett gesetzten Teile zu finden. Gesucht ist also ein Ausdruck, der im String
    String string = "Echt <b>fett</b>. <b>Cool</b>!";
die Teilfolgen <b>fett</b> und <b>Cool</b> erkennt. Der erste Versuch für ein Programm:
    Pattern pattern = Pattern.compile( "<b>.*</b>" );
    Matcher matcher = pattern.matcher( string );
    while ( matcher.find() )
      System.out.println( matcher.group() );
Nun ist die Ausgabe aber <b>fett</b>. <b>Cool</b>! Das verwundert nicht, denn mit dem Wissen, dass * gierig ist, passt <b>.*</b> auf die Zeichenkette vom ersten <b> bis zum letzten </b>. Die Lösung ist der Einsatz eines nicht gierigen Operators (auch »genügsam«, »zurückhaltend«, »non-greedy«, »reluctant« genannt). In diesem Fall wird hinter dem Qualifizierer einfach ein Fragezeichen gestellt.
Gieriger Operator | Nicht gieriger Operator
X? | X??
X* | X*?
X+ | X+?
X{n} | X{n}?
X{n,} | X{n,}?
X{n,m} | X{n,m}?
Mit diesem nicht gierigen Operator lösen wir einfach das Fettproblem: Listing 4.15 RegExFindBold.java, main()
    Pattern pattern = Pattern.compile( "<b>.*?</b>" );
    Matcher matcher = pattern.matcher( "Echt <b>fett</b>. <b>Cool</b>!" );
    while ( matcher.find() )
      System.out.println( matcher.group() );
Wie gewünscht ist die Ausgabe:
    <b>fett</b>
    <b>Cool</b>
### 4.6.6 Mit MatchResult alle Ergebnisse einsammeln Die Schnittstelle java.util.regex.MatchResult deklariert Operationen, die Zugriff auf das Ergebnis (String, Start-, Endposition, Anzahl Gruppen) eines Matches ermöglichen. Ein Matcher-Objekt wird dafür mit toMatchResult() nach dem MatchResult-Objekt gefragt. Hier klicken, um das Bild zu vergrößern Ein einfaches Beispiel verdeutlicht die Arbeitsweise: Die eigene Utility-Funktion findMatches() soll für ein Muster und eine Zeichenkette alle Ergebnisse zurückliefern. Listing 4.16 MatchResultDemo.java, Teil 1
    static Iterable<MatchResult> findMatches( String pattern, CharSequence s )
    {
      List<MatchResult> results = new ArrayList<MatchResult>();

      for ( Matcher m = Pattern.compile(pattern).matcher(s); m.find(); )
        results.add( m.toMatchResult() );

      return results;
    }
Die Methode liefert ein einfaches Iterable zurück, was in unserem Beispiel ausreicht, um die Funktion auf der rechten Seite des Doppelpunktes vom erweiterten for nutzen zu können. Vor dem Schleifendurchlauf übersetzt compile() den Muster-String in ein Pattern-Objekt, und matcher() gibt Zugang zum konkreten Mustererkenner, also Matcher-Objekt. Die Bedingung der Schleife ist so, dass pro Durchlauf ein Muster erkannt wird. Im Rumpf der Schleife sammelt die Ergebnisliste die MatchResult-Objekte, welche die Funddaten repräsentieren. Nach Ablauf der Schleife liefert die Methode die gesammelten Objekte zurück. Ein paar Programmzeilen zeigen schnell die Möglichkeiten. Ein einfaches Muster soll für ISBN-10-Nummern stehen – ohne Leerzeichen oder Bindestriche. Listing 4.17 MatchResultDemo.java, Teil 2
    String pattern = "\\d{9,10}[\\d|x|X]";
    String s = "Insel: 3898425266, Reguläre Ausdrücke: 3897213494";

    for ( MatchResult r : findMatches( pattern, s ) )
      System.out.println( r.group() + " von " + r.start() + " bis " + r.end() );
Das Ergebnis auf der Konsole ist:
    3898425266 von 7 bis 17
    3897213494 von 39 bis 49
Die Informationen in einem MatchResult entsprechen also einem Zustand eines Matcher während des Parsens, genauer gesagt nach dem Erkennen einer Zeichenfolge. Daher implementiert auch die Klasse Matcher die Schnittstelle MatchResult. ### Ihr Kommentar Wie hat Ihnen das <openbook> gefallen? Wir freuen uns immer über Ihre freundlichen und kritischen Rückmeldungen. >> Zum Feedback-Formular
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