Excel處理基礎知識

1.1 為什么需要在應用中處理Excel文件？

在企業應用開發中，Excel文件處理是一個非常常見的需求，主要用于以下場景：

數據導入：允許用戶通過Excel上傳批量數據到系統
數據導出：將系統數據導出為Excel供用戶下載分析
報表生成：生成復雜的報表并格式化為Excel
數據交換：作為不同系統間交換數據的媒介
批量數據處理：處理大量結構化數據

1.2 Java中的Excel處理庫介紹

Java中處理Excel文件的主要庫有以下幾種：

1.2.1 Apache POI

Apache POI是Java中使用最廣泛的Excel處理庫，提供了全面的API來創建、讀取和修改Office文檔。

優點：

功能全面，支持Excel所有功能
支持.xls (HSSF - Excel 97-2003)和.xlsx (XSSF - Excel 2007+)格式
社區活躍，文檔豐富
支持公式計算、圖表、合并單元格等高級功能
缺點：

API相對復雜
處理大文件時內存消耗大（尤其是XSSF）

1.2.2 EasyExcel

EasyExcel是阿里巴巴開源的Excel處理庫，基于POI，但做了大量優化。

優點：

內存占用低，使用SAX模式讀取，避免OOM
API簡單易用，注解驅動
讀寫速度快
適合處理大型Excel文件
缺點：

功能不如POI全面
靈活性相對較低

1.2.3 JExcel

JExcel是另一個處理Excel的Java庫。

優點：

API較簡單
速度較快
缺點：

僅支持舊版Excel (.xls)格式
不再積極維護
功能有限

1.2.4 Apache POI SXSSF

SXSSF是POI提供的一種流式處理模式，專為處理大型Excel文件設計。

優點：

大大降低內存占用
適合生成大型Excel文件
缺點：

僅支持寫入操作，不支持讀取
功能比XSSF受限

1.3 Spring Boot中集成Excel處理

Spring Boot本身不提供Excel處理功能，但可以輕松集成上述各種Excel處理庫。本指南將主要介紹：

如何在Spring Boot項目中集成Apache POI和EasyExcel
如何實現Excel導入導出的常見功能
如何處理常見問題和優化性能

Spring Boot中Excel處理完全指南：從基礎到高級實踐

在數據驅動的現代應用中，Excel處理能力是后端開發的必備技能。本文全面解析Spring Boot中Excel操作的12種核心技術方案。

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一、基礎方案：Apache POI原生集成

1. 添加依賴

<dependency><groupId>org.apache.poi</groupId><artifactId>poi</artifactId><version>5.2.3</version>
</dependency>
<dependency><groupId>org.apache.poi</groupId><artifactId>poi-ooxml</artifactId><version>5.2.3</version>
</dependency>

2. 基礎讀寫操作

// 寫入Excel
public void writeExcel(List<User> users, String filePath) throws IOException {try (Workbook workbook = new XSSFWorkbook()) {Sheet sheet = workbook.createSheet("用戶表");// 創建表頭Row headerRow = sheet.createRow(0);headerRow.createCell(0).setCellValue("ID");headerRow.createCell(1).setCellValue("姓名");headerRow.createCell(2).setCellValue("年齡");// 填充數據int rowNum = 1;for (User user : users) {Row row = sheet.createRow(rowNum++);row.createCell(0).setCellValue(user.getId());row.createCell(1).setCellValue(user.getName());row.createCell(2).setCellValue(user.getAge());}// 自動調整列寬for (int i = 0; i < 3; i++) {sheet.autoSizeColumn(i);}try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(filePath)) {workbook.write(fos);}}
}// 讀取Excel
public List<User> readExcel(String filePath) throws IOException {List<User> users = new ArrayList<>();try (Workbook workbook = new XSSFWorkbook(new File(filePath))) {Sheet sheet = workbook.getSheetAt(0);Iterator<Row> rowIterator = sheet.iterator();// 跳過表頭if (rowIterator.hasNext()) rowIterator.next();while (rowIterator.hasNext()) {Row row = rowIterator.next();User user = new User();user.setId((long) row.getCell(0).getNumericCellValue());user.setName(row.getCell(1).getStringCellValue());user.setAge((int) row.getCell(2).getNumericCellValue());users.add(user);}}return users;
}

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二、高效方案：EasyExcel處理百萬級數據

1. 添加依賴

<dependency><groupId>com.alibaba</groupId><artifactId>easyexcel</artifactId><version>3.3.2</version>
</dependency>

2. 基于注解的實體映射

@Data
public class UserExcel {@ExcelProperty("ID")private Long id;@ExcelProperty("姓名")private String name;@ExcelProperty("年齡")private Integer age;@ExcelProperty(value = "創建時間", converter = LocalDateTimeConverter.class)private LocalDateTime createTime;
}// 自定義日期轉換器
public class LocalDateTimeConverter implements Converter<LocalDateTime> {@Overridepublic LocalDateTime convertToJavaData(ReadCellData<?> cellData) {return LocalDateTime.parse(cellData.getStringValue(), DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));}
}

3. 百萬數據導出（避免OOM）

@GetMapping("/exportBigData")
public void exportBigData(HttpServletResponse response) {response.setContentType("application/vnd.ms-excel");response.setCharacterEncoding("utf-8");String fileName = URLEncoder.encode("百萬用戶數據", "UTF-8");response.setHeader("Content-disposition", "attachment;filename=" + fileName + ".xlsx");EasyExcel.write(response.getOutputStream(), UserExcel.class).sheet("用戶數據").doWrite(() -> {// 分頁查詢數據（每次查詢10000條）int page = 0;while (true) {Pageable pageable = PageRequest.of(page, 10000);Page<User> userPage = userRepository.findAll(pageable);if (userPage.isEmpty()) break;// 轉換數據List<UserExcel> data = userPage.getContent().stream().map(user -> {UserExcel excel = new UserExcel();BeanUtils.copyProperties(user, excel);return excel;}).collect(Collectors.toList());page++;return data;}return null;});
}

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三、Web集成方案：文件上傳下載

1. 文件上傳解析

@PostMapping("/upload")
public String upload(@RequestParam("file") MultipartFile file) {if (file.isEmpty()) {return "請選擇文件";}try {List<User> users = EasyExcel.read(file.getInputStream()).head(User.class).sheet().doReadSync();userRepository.saveAll(users);return "導入成功，共處理數據: " + users.size() + "條";} catch (IOException e) {return "文件處理失敗: " + e.getMessage();}
}

2. 模板下載

@GetMapping("/downloadTemplate")
public void downloadTemplate(HttpServletResponse response) throws IOException {response.setContentType("application/vnd.ms-excel");response.setCharacterEncoding("utf-8");String fileName = URLEncoder.encode("用戶導入模板", "UTF-8");response.setHeader("Content-disposition", "attachment;filename=" + fileName + ".xlsx");// 創建模板數據（帶下拉菜單）List<String> headers = Arrays.asList("ID", "姓名", "年齡", "部門");List<ExcelSelect> selects = Collections.singletonList(new ExcelSelect(3, Arrays.asList("研發部", "市場部", "財務部")));EasyExcel.write(response.getOutputStream()).head(headers).registerWriteHandler(new DropDownHandler(selects)) // 添加下拉菜單.sheet("模板").doWrite(Collections.emptyList());
}// 下拉菜單處理器
public class DropDownHandler implements SheetWriteHandler {private final List<ExcelSelect> selects;public DropDownHandler(List<ExcelSelect> selects) {this.selects = selects;}@Overridepublic void afterSheetCreate(WriteWorkbookContext context) {Sheet sheet = context.getWriteSheetHolder().getSheet();DataValidationHelper helper = sheet.getDataValidationHelper();for (ExcelSelect select : selects) {// 創建下拉數據源String range = "D2:D1048576"; // 示例：D列所有行CellRangeAddressList addressList = new CellRangeAddressList(1, 65535, select.getColIndex(), select.getColIndex());// 設置下拉選項DataValidationConstraint constraint = helper.createExplicitListConstraint(select.getOptions().toArray(new String[0]));DataValidation validation = helper.createValidation(constraint, addressList);// 應用驗證sheet.addValidationData(validation);}}
}

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四、高級技巧：動態模板與復雜報表

1. 動態表頭生成

public void exportDynamicColumns(HttpServletResponse response, List<String> columns) {// 動態構建表頭List<List<String>> head = new ArrayList<>();for (String col : columns) {head.add(Collections.singletonList(col));}// 動態數據填充List<List<Object>> data = new ArrayList<>();for (User user : userRepository.findAll()) {List<Object> row = new ArrayList<>();for (String col : columns) {switch (col) {case "ID": row.add(user.getId()); break;case "姓名": row.add(user.getName()); break;case "部門": row.add(user.getDepartment()); break;// 更多字段處理...}}data.add(row);}// 導出EasyExcel.write(response.getOutputStream()).head(head).sheet("動態報表").doWrite(data);
}

2. 復雜報表合并單元格

public void exportComplexReport() {String fileName = "復雜報表.xlsx";try (ExcelWriter excelWriter = EasyExcel.write(fileName).build()) {WriteSheet writeSheet = EasyExcel.writerSheet("部門統計").build();// 設置合并策略excelWriter.registerWriteHandler(new CellMergeStrategy(Arrays.asList(new MergeRange(0, 0, 0, 3), // 第一行合并4列new MergeRange(1, 1, 0, 0),  // 第二行第一列new MergeRange(1, 1, 1, 3)   // 第二行后三列合并)));// 構建表頭List<List<String>> head = Arrays.asList(Collections.singletonList("公司年度報表"),Arrays.asList("部門", "Q1", "Q2", "Q3", "Q4"));// 填充數據List<List<Object>> data = new ArrayList<>();data.add(Arrays.asList("研發部", 150, 180, 200, 220));data.add(Arrays.asList("市場部", 120, 150, 180, 210));excelWriter.write(head, writeSheet);excelWriter.write(data, writeSheet);}
}// 自定義合并策略
public class CellMergeStrategy implements RowWriteHandler {private final List<MergeRange> mergeRanges;@Overridepublic void afterRowDispose(WriteSheetContext context) {Sheet sheet = context.getWriteSheetHolder().getSheet();for (MergeRange range : mergeRanges) {sheet.addMergedRegion(new CellRangeAddress(range.getFirstRow(), range.getLastRow(),range.getFirstCol(), range.getLastCol()));}}
}

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五、性能優化與問題解決方案

1. 內存溢出解決方案

// 使用SXSSFWorkbook處理大數據
try (Workbook workbook = new SXSSFWorkbook(100)) { // 保持100行在內存中Sheet sheet = workbook.createSheet();// 寫入數據for (int i = 0; i < 1000000; i++) {Row row = sheet.createRow(i);// 填充單元格...// 定期刷新磁盤if (i % 1000 == 0) {((SXSSFSheet) sheet).flushRows(100);}}
}

2. 常見問題處理方案

問題類型	解決方案
日期格式不一致	自定義Converter統一處理日期格式
大文件導出超時	分頁查詢+異步導出，前端輪詢結果
特殊字符(emoji)亂碼	使用String sanitized = StringEscapeUtils.escapeHtml4(rawString)處理
公式計算	使用FormulaEvaluator預處理公式結果
樣式丟失	定義CellStyle緩存池避免重復創建
下拉菜單動態數據源	使用DVConstraint.createFormulaListConstraint引用隱藏Sheet數據

3. Excel操作最佳實踐

1. 讀寫分離原則：

   • 讀操作：使用EasyExcel的監聽器模式（ReadListener）
   • 寫操作：大數據用分頁寫入，小數據用全量寫入

2. 資源管理三要素：

   try (Workbook workbook = ...;InputStream is = ...) {// 操作邏輯
   } // 自動關閉資源
   

3. 樣式復用技巧：

   private CellStyle createHeaderStyle(Workbook workbook) {CellStyle style = workbook.createCellStyle();Font font = workbook.createFont();font.setBold(true);style.setFont(font);style.setFillForegroundColor(IndexedColors.GREY_25_PERCENT.getIndex());style.setFillPattern(FillPatternType.SOLID_FOREGROUND);return style;
   }
   

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六、擴展方案：集成第三方庫

1. JExcelAPI（適合.xls格式）

<dependency><groupId>net.sourceforge.jexcelapi</groupId><artifactId>jxl</artifactId><version>2.6.12</version>
</dependency>

2. Apache POI + JXLS模板引擎

<dependency><groupId>org.jxls</groupId><artifactId>jxls-poi</artifactId><version>2.12.0</version>
</dependency>
<dependency><groupId>org.jxls</groupId><artifactId>jxls-jexcel</artifactId><version>1.0.9</version>
</dependency>

模板示例（template.xlsx）：

| 姓名 | 年齡 | 部門     |
|------|------|----------|
| ${u.name} | ${u.age} | ${u.department} |

Java代碼：

public void exportWithTemplate(HttpServletResponse response) throws IOException {try (InputStream is = getClass().getResourceAsStream("/template.xlsx");OutputStream os = response.getOutputStream()) {Context context = new Context();context.putVar("users", userRepository.findAll());JxlsHelper.getInstance().processTemplate(is, os, context);}
}

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最佳實踐總結：對于中小數據量（<10萬行）推薦使用EasyExcel+注解方案；大數據場景采用POI的SXSSF模式；需要復雜報表時選擇JXLS模板引擎。始終記住：在Spring Boot中處理Excel，資源關閉和內存管理是成敗關鍵！

擴展學習：

• POI官方文檔
• EasyExcel GitHub
• JXLS模板語法