Java判断字符串是否为数字的多种方式

前言

判断一个字符串是否为数字是Java开发中很常见的业务需求，实现这个判断有很多种方式，大体上分为异常处理，正则表达式，数字字符，NumberFormat工具类，外部工具类这五大类，不同类型下的实现方式其实略有不同，下边列举出这5类中具体例子

异常处理

使用异常处理的本质是基于java自身对于字符串定义而实现的，如果我们的字符串能够被转换为数字，那么这个字符串就是数字，如果转换失败则会抛出异常，所以我们如果能够捕获异常，就可以认为它不是数字，这个方案很简单：

    public static boolean isNumeric1(String str) {
        try {
            Double.parseDouble(str);
            return true;
        } catch(Exception e){
            return false;
        }
    }

如果我们的业务只要求判断字符串是否为整数，那么只需要将Double.parseDouble(str);换成Integer.parseInt(str);即可。但是这个方案有个致命缺陷，由于判断失败会抛异常出来，当判断失败的频率比较高，将产生较大的性能损耗。

正则表达式

使用正则表达式也是一种常见的判断方式，以下的正则表达式将判断输入字符串是否为整数或者浮点数，涵盖负数的情况。

    public static boolean isNumeric2(String str) {
        return str != null && str.matches("-?\\d+(\\.\\d+)?");
    }

当然，为了性能考量，这个方法最好优化成以下方式，因为上面的写法每次调用时都会在matches内部间接创建一个Pattern实例。

	private static final Pattern NUMBER_PATTERN = Pattern.compile("-?\\d+(\\.\\d+)?");
    public static boolean isNumeric2(String str) {
        return str != null && NUMBER_PATTERN.matcher(str).matches();
    }

使用NumberFormat

通常使用NumberFormat类的format方法将一个数值格式化为符合某个国家地区习惯的数值字符串，例如我们输入18，希望输出18￥，使用这个类再好不过了，这里可以了解它的具体用法。但是也可以用该类的parse方法来判断输入字符串是否为数字。

    public static boolean isNumeric3(String str) {
        if (str == null) return false;
        NumberFormat formatter = NumberFormat.getInstance();
        ParsePosition pos = new ParsePosition(0);
        formatter.parse(str, pos);
        return str.length() == pos.getIndex();
    }

数字字符

字符串的底层实现其实就是字符数组，如果这个字符数组中每个字符都是数字，那么这个字符串不就是数字字符串了吗？利用java.lang.Character#isDigit(int)判断所有字符是否为数字字符从而达到判断数字字符串的目的：

    public static boolean isNumeric4(String str) {
    	if (str == null) return false;
        for (char c : str.toCharArray ()) {
            if (!Character.isDigit(c)) return false;
        }
        return true;
    }

如果你的java版本是8以上，以上的写法可以替换成如下Stream流的方式，从而看起来更优雅。所以，茴香豆的‘茴’又多了一种写法！

    public static boolean isNumeric4(String str) {
        return str != null && str.chars().allMatch(Character::isDigit);
    }

外部工具类

使用外部工具类通常需要引入外部jar文件，一般的依赖是apache的comons-lang：

		<dependency>
			<groupId>org.apache.commons</groupId>
			<artifactId>commons-lang3</artifactId>
		</dependency>

在使用外部工具类时，我们通常使用NumberUtils或者StringUtils，具体如下：

使用NumberUtils时，我们通常会选择其静态方法isParsable和isCreatable其中的一种，它们的不同点在于isCreatable不仅可以接受十进制数字字符串，还可以接受八进制，十六进制以及科学计数法表示的数字字符串，isParsable只接受十进制数字字符串。

1.NumberUtils.isParsable

    public static boolean isNumeric5(String str) {
        return NumberUtils.isParsable(str);
    }

2.NumberUtils.isCreatable

    public static boolean isNumeric6(String str) {
        return NumberUtils.isCreatable(str);
    }

如果使用StringUtils，那么要考虑到底该使用isNumeric还是isNumericSpace。二者的唯一差异在于，isNumeric会认为空字符串为非法数字，isNumericSpace则认为空字符串也是数字。

3.StringUtils.isNumeric

    public static boolean isNumeric7(String str) {
        return StringUtils.isNumeric(str);
    }

4.StringUtils.isNumericSpace

    public static boolean isNumeric8(String str) {
        return StringUtils.isNumericSpace(str);
    }

测试并比较

默认情况下，文章中的数字都指的是十进制的阿拉伯数字(0 ，1，2 … 9)，测试时会扩展范围。考虑以下几个方向：

• 1）null或者空字符串
• 2）常规的数字，整数，浮点数以及负数
• 3）包含非法的字符，例如包含多余的小数点，包含多余的负号，以及其它非常规格式
• 4）非阿拉伯数字，例如印度数字 १२३，阿拉伯文 ١٢٣，以及罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
• 5）非十进制的数字，例如二进制，八进制，十六进制，科学计数法表示的数字

主体测试方法如下：

    public static void check(String str) {
        System.out.println ( "----------checking:【" + str + "】---------" );
        System.out.println(isNumeric1(str));
        System.out.println(isNumeric2(str));
        System.out.println(isNumeric3(str));
        System.out.println(isNumeric4(str));
        System.out.println(isNumeric5(str));
        System.out.println(isNumeric6(str));
        System.out.println(isNumeric7(str));
        System.out.println(isNumeric8(str));
        System.out.println( "---------------end-------------------" );
    }

测试用例：

    public static void main(String[] args) throws ParseException {
        //1）null或者空字符串
        check(null);
        check("");
        check(" ");

        //2）正常的数字，整数或者浮点数
        check("123");
        check("0.123");
        check("-12.3");
        check("07");   //普通十进制7 or 八进制7

        //3）包含非法的字符，例如包含多余的小数点，包含多余的负号，以及其它非常规格式
        check("123.");
        check(".123");
        check("1.2.3");
        check("--12.3");
        check("-1-2.3");
        check("-12.3-");
        check(" 123");
        check("1 23");
        check("123 ");
        check("1a2b3c");
        check("10.0d");  //double类型
        check("1000L");  //long类型
        check("10.0f");  //float类型

        //4）非阿拉伯数字，例如印度数字 १२३，阿拉伯文 ١٢٣，以及罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
        check("१२३");
        check("١٢٣");
        check("Ⅲ");

        //5）非十进制的数字，例如二进制，八进制，十六进制，科学计数法表示的数字
        check("0b100");  //二进制
        check("09");     //十进制9 or 非法的八进制
        check("0xFF");   //十六进制
        check("2.99e+8");//科学计数法
    }

由于篇幅原因，这里就不将控制台的打印结果贴上来了，有兴趣的同学可以根据我的代码自己尝试一下。

下面是将测试用例的打印结果做了个表格汇总，表头为方法名，第一列是具体的输入字符串，表格中其它单元格表示该方法判断是否为数字字符串的结果。

通过这个表格，可以看出不同的判断方法，对于非常规的字符串来说，差异还是比较大的。

1）null或者空字符串

在处理null时所有方法保持一致，这也是一个工具类该满足的基本素养。

对于空字符串来说，无论空字符串长度是否大于0,基于StringUtils.isNumericSpace的isNumberic8均会返回true，因为它本身认为空字符串就是数字。

对于长度大于0的空字符串来说，基于NumberFormat的isNumberic3和基于java.lang.Character#isDigit(int)的isNumberic4 这两种判断方法都正常返回了false。

但是对于长度为0的空字符串来说，isNumberic3和isNumberic4 这两种判断方法出了点小插曲，它们返回了false。这是因为，对于isNumberic3来说，toCharArray或者chars方法返回长度为0的字符数组，它并没有做一个有效的遍历。对于isNumberic4来说，NumberFormat的起始位置和终点位置一致。

所以为了让isNumberic3和isNumberic4更加健壮，建议对其实现内部再加一层空字符串的判断，优化后的代码如下。

    public static boolean isNumeric3(String str) {
        if (str == null || str.trim ().length() == 0) return false;
        NumberFormat formatter = NumberFormat.getInstance();
        ParsePosition pos = new ParsePosition(0);
        formatter.parse(str, pos);
        return str.length() == pos.getIndex();
    }

    public static boolean isNumeric4(String str) {
        if (str == null || str.trim ().length() == 0) return false;
        for (char c : str.toCharArray ()) {
            if (!Character.isDigit (c)) return false;
        }
        return true;
    }

2）常规的数字，整数，浮点数以及负数

常规数字指业务中常用的数字，譬如用于表示金额的浮点数，用于统计数量的整数等。这种情况下，isNumberic1，isNumberic2，isNumberic3，isNumberic5，isNumberic6 均表现出一致性，它们判断出来的结果都是相同的，而且也是符合我们常规预期的，是我们认为正确的结果。

对于浮点数，isNumberic4认为这不是有效数字，因为java.lang.Character#isDigit(int)认为小数点并不是数字字符。同样的，基于StringUtils.isNumeric的 isNumberic7 和基于StringUtils.isNumericSpace的 isNumberic8 也返回了false。

如果我们查看以上两个方法的底层实现，就可以发现 isNumberic7，isNumberic8 和 isNumberic4 的底层实现逻辑都是一样的，它们都是通过判断字符是否为数字字符来实现的。以下是StringUtils.isNumeric和StringUtils.isNumericSpace的源码：

    public static boolean isNumeric(CharSequence cs) {
        if (isEmpty(cs)) {
            return false;
        } else {
            int sz = cs.length();

            for(int i = 0; i < sz; ++i) {
                if (!Character.isDigit(cs.charAt(i))) {
                    return false;
                }
            }

            return true;
        }
    }

    public static boolean isNumericSpace(CharSequence cs) {
        if (cs == null) {
            return false;
        } else {
            int sz = cs.length();

            for(int i = 0; i < sz; ++i) {
                if (!Character.isDigit(cs.charAt(i)) && cs.charAt(i) != ' ') {
                    return false;
                }
            }

            return true;
        }
    }

这里尤其注意 “07“这个字符串。在某些语境下，07是十进制的7，在另一些语境下，07是八进制的7。例如我们直接将07赋值个int变量，它确实可以通过编译，但是把07换成09呢？一定会编译失败，这是因为变量声明的场景下，07作为八进制对待，它满足八进制的范围要求，而八进制无法表示09，它太大了，所以编译失败。

但是Double.parseDouble却可以将“09”转化成9.0，因为这种场景下，输入的数字作为十进制对待，0被忽略了。

        int j = 07;
        int k = 09;   //编译失败，非法的八进制
        System.out.println (Double.parseDouble ("09")); //打印9.0，以十进制对待

尽管以0开头的数字字符串，在使用Double.parseDouble 的语境中被当作十进制对待，可以被正确解析。但是从某些业务角度或者某种特定思维上来说，数字怎么能以0开始呢？你能接受一个以0开头的整数或者浮点数吗？如果你不能接受这是一个合法的数字字符串，那么很遗憾，现有的案例均不满足需求。你似乎只能通过正则表达式来实现，重新定义你的正则表达式，来过滤掉这类不恰当的字符串。

同时还需要注意，表格倒数第三行的用例是“09”，和“07”这一行类似，但isNumberic6在这两行表现的不一致。这是由于isNumberic6使用了NumberUtils.isCreatable，它把以“0”开头的数字认为是八进制数，符合八进制范围的返回true，不符合的返回false。所以"07"会返回true，“09”会返回false。

特别注意，当输入为“10.0d”, “1000L”和“10.0f”时，在某种程度上也认为这是有效的数字，因为基本类型中声明double，long和float类型的变量时，分别在字面量后面添加一个‘d’(‘D’) ，‘l’(‘L’) 和 ‘f’(‘F’)是一个很常见的操作。 这类声明一般用来处理强制转换，但对于这类数字字符串来说，使用 isNumberic1 的局限性就出来了，本例中基于 Double.parseDouble 来做判断，它可以接受‘d’(‘D’) 和 ‘f’(‘F’) 结尾的数字字符串，但是不能接受以 ‘l’(‘L’) 结尾的数字字符串，以下是Double.parseDouble的部分源码片段。

if (var6 >= var5 || var6 == var5 - 1 && (var0.charAt(var6) == 'f' || var0.charAt(var6) == 'F' || var0.charAt(var6) == 'd' || var0.charAt(var6) == 'D')) {
    if (var13) {
        return var1 ? A2BC_NEGATIVE_ZERO : A2BC_POSITIVE_ZERO;
    }

    return new FloatingDecimal.ASCIIToBinaryBuffer(var1, var3, var21, var8);
}

那是不是意味着，如果我们将isNumberic1的内部实现换成Long.parseLong，它就可以接受 “1000L” 了呢？答案是否定的，如果我们运行以下的代码，系统将抛出异常。

System.out.println (Long.parseLong ("5562L"));

这是因为Long.parseLong的底层还是用到了Character.digit方法。以下是Long.parseLong的部分源码片段，上述的打印将在第一个”if“块抛出异常。

            while (i < len) {
                // Accumulating negatively avoids surprises near MAX_VALUE
                digit = Character.digit(s.charAt(i++),radix);
                if (digit < 0) {
                    throw NumberFormatException.forInputString(s);
                }
                if (result < multmin) {
                    throw NumberFormatException.forInputString(s);
                }
                result *= radix;
                if (result < limit + digit) {
                    throw NumberFormatException.forInputString(s);
                }
                result -= digit;
            }

因此，如果你需要接受以‘d’(‘D’)，‘f’(‘F’) 和 ‘l’(‘L’)结尾的数字字符串，只有isNumberic6是最优解。

3）包含非法的字符，例如包含多余的小数点，包含多余的负号，以及其它非法格式

这部分的用例就相对灵活很多了。极端情况下，比如多一个小数点，或者多一个负号，或者纯粹的掺入非数字字符，isNumberic1 ~ isNumberic8均能做出有效的判断。

但是，如果只有一个小数点，且小数点的位置不合时宜的情况下，比如“123.”，“.123”，使用异常处理的isNumberic1和使用NumberFormat的isNumberic3行为一致，均返回了true。

你可能惊呆了，这怎么能算是有效字符串呢，这种情况其实和07这个测试用例是一样的，Java可以将它们转换成浮点数123.0或者整数123。所以返回true对于java来说这就是合理的。如果你不满意，那只能考虑正则这条路了。

4）非阿拉伯数字，例如印度数字 १२३，阿拉伯文 ١٢٣，以及罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

所有的判断方法，均认为罗马数字为非法数字。

使用印度数字或者阿拉伯文数字，其中 isNumberic3，isNumberic4，isNumberic5，isNumberic7，isNumberic8 能够做出有效判断。其它方案均无效。

如果是做国际业务的同学，你可能就要留意了，他们用本地语言填写的电话号码你涵盖了吗？

等等，那汉字表示的数字，“一”，“二”，“三”… 该用什么方法来判断呢？ 很遗憾，本文列举的方法均不满足，需要自己开发相关工具类或查找有效资料。

5）非十进制的数字，例如二进制，八进制，十六进制，科学计数法表示的数字

前面的测试用例均是十进制数，但是一些少数场景不免会出现十进制以外的数据。二进制变量以 0b或0B 开始，八进制以 0开始，十六进制以0X或0x开始。

通过倒数第二行和倒数第三行可以看出来，只有 isNumberic6 可以准确的判断出八进制和十六进制。

通过倒数第四行可以看出来，任何方法都不能判断二进制。

通过最后一行可以看出来，isNumberic1和isNumberic6 可以用来判断科学计数法。