正規表現の基本｜コードで実践

このレッスンで分かること

正規表現 (regex) は文字列のパターンを記述するミニ言語

String.matches(regex) String.replaceAll(regex, repl) で使うのが基本

Pattern.compile で Pattern インスタンスにして使い回すと速い

メタ文字は . * + ? [] {} () 等、リテラルとして使うときは \\. のようにエスケープ

正規表現の基本とは

Java の正規表現の基本パターンとメタ文字のエスケープを学び、String.matches を使って簡易なメール形式かを判定する関数を書いてみよう。

文字列の「形」をパターンで表現する `正規表現`

業務でコードを書いていると、「この文字列はメールアドレスっぽいか?」「電話番号として妥当か?」「ファイル名が .jpg で終わっているか?」といった、文字列の 形 (パターン) を判定したい場面が次々に出てきます。これを if と String.charAt と for ループで真面目に書こうとすると、たった 1 行分のチェックに何十行も使うことになってしまいます。

そこで登場するのが 正規表現 (Regular Expression、略して regex や regexp) です。正規表現は、文字列の「形」を 1 行の式で表現するための小さな言語で、Java だけでなく JavaScript Python Ruby Go などほぼ全ての言語に組み込まれている共通の道具です。一度覚えれば、他の言語でもほぼそのまま使えるので、コスパが非常に高い知識と言えます。

正規表現は最初こそ呪文に見えますが、実は「文字クラス」「繰り返し」「アンカー」のたった 3 つの考え方で大半をカバーできます。少しずつ実例で慣れていくと、ある日突然読めるようになります。

このレッスンでは、まずは String.matches と簡単な文字クラスだけに絞って学んでいきます。Pattern / Matcher を使った本格的な API や性能チューニングの話は次のレッスンで扱うので、ここでは「matches で完全一致を判定する」感覚をつかむことを目標にしましょう。

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基本パターンの一覧

まずは語彙を仕入れましょう。正規表現には「特別な意味を持つ文字」と「そのままの文字」があります。よく使うものを下の表にまとめました。

記号	意味	例
`.`	任意の 1 文字 (改行以外)	`a.c` は `abc` `a1c` にマッチ
`*`	直前の要素を 0 回以上繰り返し	`ab*` は `a` `ab` `abbb` にマッチ
`+`	直前の要素を 1 回以上繰り返し	`ab+` は `ab` `abbb` にマッチ (`a` は NG)
`?`	直前の要素を 0 または 1 回	`colou?r` は `color` と `colour` にマッチ
`[abc]`	a または b または c のいずれか 1 文字	`[aeiou]` で母音 1 文字
`[^abc]`	a / b / c 以外の 1 文字	`[^0-9]` で数字以外
`\d`	数字 1 文字 (`[0-9]` と同じ)	`\d\d` は 2 桁の数字
`\w`	英数字 + `_` 1 文字	`\w+` は単語っぽい塊
`\s`	空白文字 (半角スペース、`\t`、改行など)	`a\sb` は `a b` にマッチ
`^` `$`	行頭 / 行末 (アンカー)	`^abc$` は文字列全体が `abc`

たとえば [A-Za-z0-9]+ と書けば「英大文字、英小文字、数字のどれかが 1 文字以上連続」という意味になります。A-Z のように - を使うと範囲指定ができ、[A-Za-z0-9] で英数字全体を表せる、と覚えてください。

\d \w \s の大文字版 \D \W \S はそれぞれ「否定」を意味します。たとえば \D は「数字以外の 1 文字」です。否定が必要な場面では [^0-9] よりこちらの方が短く書けて便利です。

Java 特有の罠 `\\` で書くエスケープ

ここで Java 特有の最大の罠を紹介します。正規表現で \d を書きたいとき、Java のソースコードでは "\\d" のように バックスラッシュを 2 つ 並べる必要があります。

Java

// 正しい (正規表現としては \d)
String digit = "\\d";

// 間違い: コンパイルエラーになる (\d は Java 文字列の正しいエスケープではない)
String wrong = "\d";

これは、Java の文字列リテラル自体が \ をエスケープ文字として使うためです。"\\d" と書くと「文字列としては \d という 2 文字」になり、それを正規表現エンジンが「数字 1 文字」と解釈する、という二段構えになっています。同じ理由で、正規表現で . (任意の 1 文字ではなくドットそのもの) にマッチさせたい場合は "\\." と書きます。

Java

// ドットそのものにマッチさせたい
String dot = "\\.";

// 数字 3 桁 + ドット + 数字 2 桁
String price = "\\d{3}\\.\\d{2}";  // 例: 100.50

`String.matches` で完全一致を判定する

Java の String クラスには、正規表現を直接受け取る matches メソッドが用意されています。Pattern や Matcher をわざわざ作らなくても、簡単な判定ならこれ 1 つで足ります。

s.matches(regex) — s 全体が正規表現とマッチするかを boolean で返す。部分一致ではなく完全一致 な点に注意

実例で動きを見てみます。

Java

public class RegexDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // matches: 完全一致を boolean で返す
        System.out.println("abc123".matches("[a-z]+\\d+"));  // true
        System.out.println("abc123".matches("[a-z]+"));        // false (全体が一致しない)
        System.out.println("hello".matches("[a-z]+"));         // true
    }
}

matches が「完全一致」になっているのは Java 特有の親切設計です。同じことを Python でやろうとすると re.fullmatch を使うか、自分で ^ と $ を付ける必要がありますが、Java の matches は最初から ^ と $ で囲まれているのと同じ振る舞いをします。

より高度な使い方 (split や replaceAll、Pattern.compile でのコンパイル再利用、性能の話、グループ抽出) は次のレッスンでまとめて扱います。本レッスンでは matches だけに集中しましょう。

よくある間違い

初学者がつまずきやすいポイントを 3 つ整理しておきます。

\\ のエスケープ忘れ — Java の文字列で \d \w \s を書きたいときは必ず \\d \\w \\s のようにバックスラッシュ 2 つです。1 つしか書かないとコンパイルエラー (illegal escape character) になります
matches を部分一致だと思い込む — String.matches は 完全一致 です。"foo bar".matches("foo") は false を返します。部分的に含まれているかを調べたいなら s.contains("foo") を使うのが手軽です
greedy と lazy の混同 — * + ? はデフォルトで greedy (できるだけ長くマッチ) です。最小マッチにしたいときは *? +? のように ? を後ろに付けます。今回の課題のような単純な完全一致では気にしなくて構いません

String.matches は内部で毎回正規表現をコンパイルするので、同じパターンを大量の文字列に対して使う場面では遅くなります。性能対策が必要な場面では、次のレッスンで扱う Pattern.compile を使い回すのが鉄則です。

実務で遭遇するパターン

中級レッスンで学んだことが、実際の業務コードでどう登場するかを整理します。

バリデーション ─ メアド ^[\w.-]+@[\w.-]+\.\w+$、電話番号 ^\d{2,4}-\d{2,4}-\d{4}$
ログ解析 ─ \[ERROR\].* で ERROR 行を抽出
HTML / Markdown のラフな置換 ─ ただし複雑な構造は専用パーサーが本筋
設定値からの抽出 ─ host:port を ^(.+?):(\d+)$ でキャプチャ

コードレビューで指摘されがちなポイント

PR を出すとシニアから入りやすい指摘です。先回りで身につけておけばレビューが一発で通ります。

毎回 Pattern.compile ─ ループ内で同じ regex を compile し直すと遅い。static final に
正規表現でメアドを完全に検証しようとしている ─ RFC 準拠の regex は超複雑、現実的にはざっくり + 認証メール送信が定番
String.split(".") で空配列 ─ . は「任意の 1 文字」、\\. でエスケープが必要
バックトラック爆発 (ReDoS) ─ (a+)+ のような regex は攻撃で CPU を食いつぶす。タイムアウト付き Matcher を検討

パフォーマンス考慮事項

Pattern.compile は重い ─ 同じ regex は使い回す、static final Pattern P = ...
String.matches は毎回 compile ─ ホットパスでは Pattern.matcher を使い回す
replaceAll も内部で compile ─ 大量置換は Matcher.replaceAll で
Pattern.compile(regex, Pattern.MULTILINE) ─ 改行を意識した正規表現はフラグ指定が必要

この章のポイント

ここまでの要点 regex は String.matches / Pattern.compile で使う。メタ文字はエスケープ、Pattern は static で使い回す、ReDoS に注意。

やってみよう

それでは課題に挑戦しましょう。Solution.isEmail(String s) を実装して、s が 簡易なメール形式 (英数 + @ + 英数 + . + 英数) かどうかを boolean で返します。仕様は次のとおりです。

文字列全体が「英数字 1 文字以上 + @ + 英数字 1 文字以上 + . + 英数字 1 文字以上」の形ならば true
それ以外 (空文字列、@ がない、ドットがない、英数字以外を含むなど) は false
ヒント: String.matches を使うと、完全一致を 1 行で書けます

具体的にはこんな結果になります。

isEmail("test@example.com") → true
isEmail("a@b.c") → true
isEmail("invalid") → false
isEmail("@example.com") → false
isEmail("") → false

正規表現は [A-Za-z0-9]+@[A-Za-z0-9]+\\.[A-Za-z0-9]+ を使うと、上記の仕様をぴったり満たせます。\\. がドットそのものを表していること、+ が「1 文字以上の繰り返し」であることを思い出しながら書いてみてください。

実務のメール検証はもっと複雑 (+ や - を含めるか、国際化ドメインに対応するかなど) ですが、まずはこの「簡易版」で正規表現の感覚をつかみましょう。次のレッスンでは Pattern と Matcher で本格的に扱う書き方や、split / replaceAll の活用例に進みます。

よくある質問

Q. 中級の内容は実務でどれくらい使いますか？

A. Collection（List/Map/Set）、Stream、例外処理、ジェネリクスは毎日のように登場します。Date/Time API、Files、try-with-resources も実務で頻出するため、本コースの内容は実プロジェクトでそのまま役立ちます。

Q. Stream と for ループはどっちで書くべき？

A. 可読性で選んでください。filter + map + collect が綺麗にハマるなら Stream、副作用や複雑な分岐が多いなら for ループの方が読みやすいです。一律にどちらを使うべきという正解はなく、チームのコーディング規約に合わせるのが現実的です。

Q. 次のステップでは何を学ぶべきですか？

A. 中級の基礎が固まったら、Spring Boot で Web API を作る、JUnit でテストを書く、Maven/Gradle でビルドを管理する、といった実プロジェクトのスキルに進むと効果的です。OSS のコードを読む経験も大きく成長を促します。

次のレッスン

次は split と join で、Java の正規表現の基本パターンとメタ文字のエスケープを学び、String を学びます。

事前確認 — 進む前に次の 3 つができることを確認しましょう。

正規表現の要点を自分の言葉で説明できる
このレッスンの最小コード (または操作手順) を見ずに書ける
練習問題やクイズで間違えた箇所を読み直して理解した

理解度チェック (30 秒)

Q. 正規表現とは何か、1 文で説明してください。

この章のポイント

A. 本文の「このレッスンで分かること」または冒頭の説明文を見直し、自分の言葉で要約できれば OK。詰まったら本レッスンの最初の H2 セクションを読み返してみましょう。

関連レッスン

正規表現の基本

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`String.matches` で完全一致を判定する

よくある間違い

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パフォーマンス考慮事項

やってみよう

よくある質問

Q. 中級の内容は実務でどれくらい使いますか？

Q. Stream と for ループはどっちで書くべき？

Q. 次のステップでは何を学ぶべきですか？

次のレッスン

要件

入出力例

ヒント

メモ

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Java 特有の罠 \\ で書くエスケープ

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Q. 次のステップでは何を学ぶべきですか？

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