本篇是 2017 年 Java 学习笔记系列的第十四天，是一篇工具类大合集：先用正则表达式解决”字符串匹配”问题，再快速过一遍 Math、Random、System 三小件，接着用 BigDecimal 讲清浮点数的精度问题，最后把 Date 与 Calendar 这对遗留 API 和现代的 java.time 替代方案一次说清。

本篇目标

  • 掌握正则的字符类、量词、分组三块核心语法
  • 会在 Java 中用 matches、split、replaceAll 与 Pattern/Matcher 四种方式使用正则
  • 了解 Math、Random、System 的常用静态方法
  • 明白为什么算钱必须用 BigDecimal 而不是 double
  • 知道 Date/Calendar 是遗留 API，会用 LocalDateTime 等 java.time 类替代

正则表达式：用规则描述字符串

正则表达式是一门微型的”匹配语言”：用一个字符串描述”什么样的字符串才算合法”。比如校验 QQ 号——要求 5 到 15 位、不能以 0 开头、必须全是数字——不用正则要写一串循环和判断，用正则只需一行。

字符类：定义”每一位可以是什么”

  • [abc]：a、b、c 中的任意一个
  • [^abc]：除 a、b、c 之外的任意字符
  • [a-zA-Z]：范围写法，匹配任意字母
  • 预定义类：\d 数字（等价 [0-9]）、\w 单词字符（字母、数字、下划线）、\s 空白、. 任意字符

注意：在 Java 字符串里反斜杠本身要转义，正则的 \d 写成 Java 代码是 "\\d"。

量词：定义”可以出现几次”

X? 零或一次；X* 零或多次；X+ 一或多次；X{n} 恰好 n 次；X{n,} 至少 n 次；X{n,m} n 到 m 次。组合起来，QQ 号的正则就是 [1-9]\d{4,14}：首位 1-9，后面再跟 4 到 14 个数字。

分组：把一部分当作整体并编号

圆括号即分组，从左到右数左括号依次编为第 1、2、3 组，第 0 组永远代表整个表达式。例如 ((A)(B(C))) 中共有四组：整体是一组，(A)、(B(C))、(C) 依次是二、三、四组。分组配合反向引用可以匹配叠词——(.)\1+ 表示”任意字符连续重复出现”，\1 引用第 1 组捕获到的内容，能找出 "aaabbbccc" 中的每个叠字：

String s = "aaabbbccc".replaceAll("(.)\\1+", "$1");
System.out.println(s);   // abc：$1 引用第 1 组的内容

Java 中使用正则的四种姿势

// 1. 整体校验：String.matches，要求整个字符串都符合规则
boolean ok = "12345".matches("[1-9]\\d{4,14}");

// 2. 切割：split，按匹配项把字符串拆开
String[] parts = "a1b22c333".split("\\d+");   // [a, b, c]

// 3. 替换：replaceAll，把匹配项替换掉
String phone = "我的电话是13800138000".replaceAll("1[3-9]\\d{9}", "***");

// 4. 查找提取：Pattern + Matcher，从文本中"捞"出所有匹配片段
Pattern p = Pattern.compile("1[3-9]\\d{9}");
Matcher m = p.matcher("联系我13800138000或者13912345678");
while (m.find()) {
    System.out.println(m.group());   // 依次输出两个手机号
}

关键区分：matches 要求整体匹配，多一个字符都不行；而想从一大段文本里提取所有符合规则的片段，必须用 Pattern.compile + matcher.find() + group() 这套组合。find 每调用一次就定位到下一个匹配处，group 取出本次匹配的内容。工程上还有一个细节：同一条正则要反复使用时，把 Pattern 对象提出来只编译一次，比每次都走 String.matches 内部的临时编译更省。

Math、Random、System 三小件

Math 全是静态方法，直接类名调用：abs 绝对值、ceil/floor 向上/向下取整、round 四舍五入、pow 幂运算、sqrt 开平方、max/min 取大小。

Random 用于生成随机数：nextInt() 覆盖 int 全范围，nextInt(n) 生成 [0, n) 区间的整数最常用。用相同种子创建的两个 Random 会产生完全相同的序列——这不是 bug，而是”可复现”特性，写测试时很有用。日常开发直接 new Random() 不传种子即可，它会用当前时间作为种子，保证每次运行结果不同。

System 不能被实例化，常用成员：currentTimeMillis() 返回当前毫秒时间戳，常用来测代码耗时；arraycopy 做数组拷贝；exit(0) 终止 JVM；gc() 只是”建议”垃圾回收，不保证立即执行。

long start = System.currentTimeMillis();
// ……被测代码……
System.out.println("耗时：" + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms");

BigDecimal：为什么不能用 double 算钱

先看两个”灵异”结果：

System.out.println(0.1 + 0.2);   // 0.30000000000000004
System.out.println(1.0 - 0.9);   // 0.09999999999999998

原因在于 double 是二进制浮点数：0.1 这类十进制小数在二进制下是无限循环小数，计算机只能截断后近似存储，误差由此产生。涉及金额等精确计算，必须用 BigDecimal——不可变的、任意精度的十进制数：

BigDecimal a = new BigDecimal("0.1");          // 必须用字符串构造！
BigDecimal b = new BigDecimal("0.2");
System.out.println(a.add(b));                  // 0.3
BigDecimal c = a.divide(b, 2, RoundingMode.HALF_UP);  // 除法指定精度与舍入

两个必踩的坑：其一，new BigDecimal(0.1) 会把 double 已有的误差原封不动带进来，结果照样失真——只认字符串构造（或 BigDecimal.valueOf）；其二，divide 遇到除不尽的情况（如 1 除以 3）若不指定小数位和舍入模式，会直接抛 ArithmeticException。加减乘对应 subtract、multiply，且都返回新对象——BigDecimal 和 String 一样不可变。比较大小请用 compareTo（返回 -1、0、1）而不是 equals，因为 equals 连标度一起比：new BigDecimal("0.1") 与 new BigDecimal("0.10") 数值相等，equals 却返回 false。

Date 与 Calendar：遗留 API，新代码请用 java.time

先亮结论：Date、Calendar、SimpleDateFormat 都是 Java 8 之前的遗留 API。老代码里要能看懂，新代码请一律使用 java.time 包。

痛点盘点：Date 的 getYear() 返回的是”当前年份减 1900”、月份从 0 开始计数，反人类；Date 对象本身可变，多线程共享不安全；SimpleDateFormat 同样线程不安全，并发格式化会解析出错；Calendar 的 add/set 依赖一堆 int 字段常量，写起来繁琐还容易传错。老代码中的典型写法（认识即可，别再主动使用）：

Date now = new Date();                                   // 当前瞬间
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
String s = sdf.format(now);                              // 日期 → 字符串
Calendar cal = Calendar.getInstance();
cal.add(Calendar.DAY_OF_MONTH, 7);                       // 一周后

现代写法（java.time，不可变、线程安全、语义清晰）：

LocalDate today = LocalDate.now();
LocalDate nextWeek = today.plusDays(7);
LocalDateTime dt = LocalDateTime.of(2026, 9, 1, 12, 30);
String s = dt.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm"));

java.time 的设计思路是把概念拆开：只要日期用 LocalDate，只要时间用 LocalTime，都要用 LocalDateTime，带时区用 ZonedDateTime——各司其职，再没有 Date 那种”什么都装、什么都不清不楚”的混沌。所有类都不可变，plusDays 之类的”修改”方法返回新对象，DateTimeFormatter 也可以安全地做成全局常量复用。

经典练习

正则校验

boolean qq = "12345".matches("[1-9]\\d{4,14}");       // QQ 号：5-15 位，非 0 开头
boolean tel = "13800138000".matches("1[3-9]\\d{9}");  // 手机号

计算出生到现在多少天

LocalDate birthday = LocalDate.of(1995, 6, 15);
long days = ChronoUnit.DAYS.between(birthday, LocalDate.now());
System.out.println("你来到这个世界 " + days + " 天了");

当年课堂上的解法是用两个 Date 的毫秒差再除以 24 * 60 * 60 * 1000，还要手工处理各种边界；java.time 一行搞定，这就是新 API 的价值。顺带一提，判断闰年也不再需要 Calendar 绕圈：LocalDate.of(year, 1, 1).isLeapYear() 直接给出答案。

提取文本中的所有手机号

直接使用上文第四种姿势的 Pattern/Matcher 代码，把正则换成别的规则（如邮箱 \w+@\w+(\.\w+)+），即可复用为通用提取器。这个”编译规则、循环 find、取出 group”的三步套路适用于所有文本提取场景，比如从日志里捞出所有 IP 地址、从网页里收集所有链接，练熟这一道题等于学会了一整类问题。

小结

  • 正则三板斧：字符类定范围、量词定次数、分组定结构；Java 里校验用 matches，切割用 split，替换用 replaceAll，提取用 Pattern + Matcher。
  • double 算钱必丢精度；BigDecimal 要配字符串构造和指定的舍入模式。
  • Math、Random、System 查表即用；Random 固定种子序列可复现，是特性不是 bug。
  • Date、Calendar、SimpleDateFormat 均为遗留 API，存在可变性、线程不安全、API 反人类等问题，新代码一律使用 java.time。