Apache POI与easyExcel：Excel文件导入导出的技术深度分析

在处理Excel文件时，Java开发者经常会面临多种选择，其中Apache POI和easyExcel是两个非常受欢迎的选择。这两个库都提供了强大的Excel文件处理功能，但在性能、内存使用、API设计以及扩展性方面有所不同。本文将深入分析Apache POI和easyExcel在导入导出Excel文件时的技术特点和使用体验。

一、Apache POI：全面但重量级的解决方案

Apache POI是一个历史悠久且功能全面的开源项目，用于处理Microsoft Office格式文件，包括Excel。它提供了对Excel文件读写操作的全面支持，在处理Excel文件时，POI通过HSSF和XSSF两个子项目分别支持.xls和.xlsx格式。HSSF针对的是旧版的二进制Excel格式，而XSSF则是为新版的基于XML的Excel格式设计的。
在导入Excel文件时，Apache POI会将整个文件加载到内存中，然后提供API来访问和操作文件中的各个元素，如单元格、行、列等。这种处理方式在处理小型文件时非常有效，因为它允许开发者以任意方式访问文件内容。然而，随着文件大小的增加，内存消耗也会急剧增长，这可能导致性能下降甚至内存溢出。
导出Excel文件时，Apache POI同样需要将所有数据加载到内存中，然后一次性写入文件。这种方式在处理大量数据时可能会变得非常缓慢，并且需要大量的内存资源。

1.1 POI实现读取excel

下面是一演示如何使用 Apache POI 导入（读取）和导出（写入）Excel 文件（.xlsx 格式）

<dependency>  
    <groupId>org.apache.poi</groupId>  
    <artifactId>poi</artifactId>  
    <version>5.2.0</version>  
</dependency>  
<dependency>  
    <groupId>org.apache.poi</groupId>  
    <artifactId>poi-ooxml</artifactId>  
    <version>5.2.0</version>  
</dependency>

开一个Excel文件、读取数据，并将内容打印到控制台上：

import org.apache.poi.ss.usermodel.*;  
import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFWorkbook;  
  
import java.io.File;  
import java.io.FileInputStream;  
import java.io.IOException;  
  
public class ExcelReaderExample {  
  
    public static void main(String[] args) {  
        // 指定要读取的Excel文件路径  
        String filePath = "path/to/your/excel/file.xlsx";  
  
        // 使用FileInputStream打开文件  
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream(new File(filePath))) {  
  
            // 创建工作簿对象  
            Workbook workbook = new XSSFWorkbook(fis);  
  
            // 获取第一个工作表（Sheet），索引从0开始  
            Sheet sheet = workbook.getSheetAt(0);  
  
            // 遍历工作表的每一行  
            for (Row row : sheet) {  
                // 遍历行中的每一个单元格  
                for (Cell cell : row) {  
                    // 读取单元格内容并打印到控制台  
                    System.out.print(getCellValue(cell) + "\t");  
                }  
                // 每读取完一行后换行  
                System.out.println();  
            }  
  
            // 工作完成，关闭工作簿（实际上在这个例子中不需要，因为使用了try-with-resources）  
            // workbook.close();  
  
        } catch (IOException e) {  
            // 处理文件读取过程中可能出现的异常  
            e.printStackTrace();  
        }  
    }  
  
    // 辅助方法：根据单元格类型获取单元格的值  
    private static String getCellValue(Cell cell) {  
        DataFormatter formatter = new DataFormatter(); // 创建一个格式化对象，用于处理各种数据类型  
        return formatter.formatCellValue(cell); // 返回格式化后的单元格内容  
    }  
}

请注意，getCellValue方法使用DataFormatter类来确保无论单元格包含何种类型的数据（如数字、日期或文本），都能以合适的格式返回其字符串表示形式。

1.2 poi实现写入excel

当使用Apache POI写入.xlsx格式的Excel文件时，您需要创建一个XSSFWorkbook对象来表示整个工作簿，然后在其中创建XSSFSheet对象来表示工作表。接下来，您可以在工作表中创建行和单元格，并设置它们的值。最后，将工作簿写入到文件系统中。

import org.apache.poi.ss.usermodel.*;  
import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFWorkbook;  
  
import java.io.FileOutputStream;  
import java.io.IOException;  
  
public class ExcelWriterExample {  
  
    public static void main(String[] args) {  
        // 创建一个新的工作簿  
        Workbook workbook = new XSSFWorkbook();  
  
        // 创建一个工作表（Sheet），命名为"MySheet"  
        Sheet sheet = workbook.createSheet("MySheet");  
  
        // 在工作表中创建行（从0开始计数）  
        Row row = sheet.createRow(0);  
  
        // 在行中创建单元格（从0开始计数），并设置值  
        Cell cell = row.createCell(0);  
        cell.setCellValue("Hello");  
  
        // 创建另一个单元格，并设置值  
        Cell cell2 = row.createCell(1);  
        cell2.setCellValue("World");  
  
        // 也可以链式地创建行和单元格  
        sheet.createRow(1).createCell(0).setCellValue("Apache");  
        sheet.getRow(1).createCell(1).setCellValue("POI");  
  
        // 写入到文件系统  
        try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("path/to/your/excel/file.xlsx")) {  
            workbook.write(fos);  
        } catch (IOException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
  
        // 关闭工作簿（在这个例子中不需要，因为使用了try-with-resources）  
        // workbook.close();  
  
        System.out.println("Excel file written successfully.");  
    }  
}

二、easyExcel：轻量级且高效的Excel处理工具

easyExcel是阿里巴巴开源的一个轻量级且高效的Excel处理框架。它针对大型Excel文件的处理进行了优化，采用了流式处理的方式，允许开发者逐行读写数据，从而大大降低了内存消耗。在导入Excel文件时，easyExcel使用了基于事件驱动的模型。它不会将整个文件加载到内存中，而是逐行解析文件，通过回调函数将每行的数据传递给开发者进行处理。
EasyExcel 是在在POI的解析引擎基础上改进的，但并没有完全重写 Apache POI 的整个解析引擎，特别是对于 XLSX 文件格式（即 Excel 2007 及以上版本所使用的格式，POI 中对应的是 XSSF 实现），它仍然是基于 POI 的一些底层结构和功能。但是，EasyExcel 在 POI 的基础上进行了大量的优化和重构，以实现更高的性能和更低的内存消耗。

EasyExcel 的核心改进之一是在处理大型数据时采用了“读写分离”和“懒加载”的策略。具体来说，EasyExcel 做了以下几点优化：

按需解析：EasyExcel 不会一次性将整个文件加载到内存中，而是按需读取和解析数据，通过滑动窗口的方式只处理当前需要的数据行，从而大大降低了内存占用。
写入优化：在写入数据时，EasyExcel 同样采用了流式写入的策略，将数据分批次写入磁盘，避免了大数据量时的内存溢出问题。
内存管理：EasyExcel 对内存的使用进行了精细化的管理，通过对象池、缓存优化等技术减少了内存分配和垃圾回收的频率，提升了处理速度。
模型映射：通过注解和反射机制，EasyExcel 可以将 Excel 数据行直接映射为 Java 对象，简化了数据转换的过程。
异常处理：EasyExcel 提供了更加友好的异常处理机制，帮助开发者快速定位和处理读写过程中可能出现的问题。
扩展性：EasyExcel 设计了更加灵活和可扩展的架构，允许开发者通过实现特定的接口来定制和扩展功能。

在这里插入图片描述

尽管 EasyExcel 在 POI 的基础上进行了很多优化，但它仍然依赖于 POI 的一些核心组件来处理 XLSX 文件的底层细节。因此，在使用 EasyExcel 时，仍然可以看到 POI 的影子，尤其是在处理一些复杂的 Excel 特性时。不过，对于大多数常见的 Excel 读写需求，EasyExcel 提供了更加高效和简洁的解决方案。

2.1 easyExcel实现批量读取excel

将 easyExcel 的依赖添加到了你的项目中。如果使用 Maven，可以在 pom.xml 文件中添加如下依赖：

<dependency>  
    <groupId>com.alibaba</groupId>  
    <artifactId>easyexcel</artifactId>  
    <version>最新版本</version> <!-- 请替换为实际的最新版本号 -->  
</dependency>

使用easyExcel的读取API，并指定要读取的sheet索引（从0开始计数，第二个sheet的索引为1）。
实现一个监听器来处理读取到的数据行，并在这个监听器中将数据分批写入数据库。

import com.alibaba.excel.EasyExcel;  
import com.alibaba.excel.context.AnalysisContext;  
import com.alibaba.excel.event.AnalysisEventListener;  
import com.alibaba.excel.read.builder.ExcelReaderBuilder;  
import com.alibaba.excel.read.builder.ExcelReaderSheetBuilder;  
import com.alibaba.excel.read.metadata.ReadSheet;  
  
import java.util.ArrayList;  
import java.util.List;  
  
// 数据模型类  
class DataModel {  
    private String column1;  
    private String column2;  
    // ... 其他字段  
  
    // 省略getter和setter方法  
}  
  
// 读取Excel并写入数据库的类  
public class ExcelReaderToDB {  
  
    // 模拟的批量写入数据库方法  
    private void batchInsertToDB(List<DataModel> dataList) {  
        // 这里应该是将数据真正写入数据库的代码  
        // 这里仅做打印输出模拟  
        System.out.println("Inserting batch of " + dataList.size() + " rows to DB...");  
        for (DataModel data : dataList) {  
            System.out.println(data);  
        }  
    }  
  
    // 读取Excel文件的方法  
    public void readExcelFile(String filePath) {  
        // 第二个sheet的索引为1  
        int sheetIndex = 1;  
  
        // 读取Excel文件  
        ExcelReaderBuilder readerBuilder = EasyExcel.read(filePath);  
        ExcelReaderSheetBuilder sheetBuilder = readerBuilder.sheet(sheetIndex);  
  
        // 读取数据并注册监听器  
        sheetBuilder.registerReadListener(new AnalysisEventListener<DataModel>() {  
            // 用来缓存读取到的数据  
            private List<DataModel> cachedDataList = new ArrayList<>();  
  
            // 读取每行数据时会调用此方法  
            @Override  
            public void invoke(DataModel dataModel, AnalysisContext analysisContext) {  
                cachedDataList.add(dataModel);  
                // 当读取到一定数量的数据时，可以执行批量写入数据库的操作  
                // 这里假设我们每读取100行数据就写入一次数据库  
                if (cachedDataList.size() >= 100) {  
                    batchInsertToDB(cachedDataList);  
                    // 清空缓存  
                    cachedDataList.clear();  
                }  
            }  
  
            // 所有数据解析完成后会调用此方法  
            @Override  
            public void doAfterAllAnalysed(AnalysisContext analysisContext) {  
                // 将剩余的数据写入数据库  
                if (!cachedDataList.isEmpty()) {  
                    batchInsertToDB(cachedDataList);  
                    cachedDataList.clear();  
                }  
            }  
        });  
  
        // 开始读取  
        sheetBuilder.build();  
        readerBuilder.build().read();  
    }  
  
    public static void main(String[] args) {  
        String filePath = "path/to/your/excel/file.xlsx";  
        ExcelReaderToDB excelReader = new ExcelReaderToDB();  
        excelReader.readExcelFile(filePath);  
    }  
}

2.2 easyExcel实现写入excel

定义一个模型类来表示你要写入的数据。创建一个数据模型类来映射Excel表格中的数据列，并使用easyExcel的注解来标识表头和字段映射关系。
编写一个方法来创建Excel写入对象，并填充数据到Excel文件中.

import com.alibaba.excel.EasyExcel;  
import com.alibaba.excel.write.metadata.WriteSheet;  
import com.alibaba.excel.annotation.ExcelProperty;  
  
import java.util.ArrayList;  
import java.util.List;  
  
// 数据模型类，使用注解标识表头和字段映射关系  
public class DataModel {  
  
    // 表头名称与字段的映射  
    @ExcelProperty("姓名")  
    private String name;  
  
    @ExcelProperty("年龄")  
    private Integer age;  
  
    // 省略getter和setter方法  
  
    // 构造函数  
    public DataModel(String name, Integer age) {  
        this.name = name;  
        this.age = age;  
    }  
}  
  
// 导出数据到Excel的类  
public class ExcelExporter {  
  
    // 模拟数据  
    private List<DataModel> getData() {  
        List<DataModel> list = new ArrayList<>();  
        list.add(new DataModel("张三", 20));  
        list.add(new DataModel("李四", 22));  
        list.add(new DataModel("王五", 24));  
        return list;  
    }  
  
    // 导出数据到Excel文件  
    public void exportToExcel(String filePath) {  
        // 创建写入对象  
        EasyExcel.write(filePath, DataModel.class)  
                .sheet("Sheet1") // 设置sheet名称  
                .doWrite(getData()); // 写入数据  
    }  
  
    public static void main(String[] args) {  
        String filePath = "path/to/your/excel/file.xlsx";  
        ExcelExporter exporter = new ExcelExporter();  
        exporter.exportToExcel(filePath);  
    }  
}

三、API设计与易用性

Apache POI提供了丰富且灵活的API，允许开发者以多种方式操作Excel文件。然而，由于其功能全面且复杂，API的学习曲线相对较陡，对于初学者来说可能需要一些时间来熟悉。

相比之下，easyExcel的API设计更加简洁和直观。它提供了针对常见任务的简化方法，使得开发者能够更快速地完成任务。此外，easyExcel还支持自定义读写策略、异步处理、数据校验等高级特性，这些功能都通过简洁的API暴露给开发者，提高了易用性。

四、总结

Apache POI和easyExcel都是优秀的Java库，用于处理Excel文件。Apache POI以其全面性和灵活性著称，提供了对Excel文件的全面支持。然而，在处理大型文件时，它可能会遇到性能问题和内存消耗过高的情况。相比之下，easyExcel则针对大型文件的处理进行了优化，提供了更高的性能和更低的内存消耗。此外，easyExcel的API设计更加简洁和易用，使得开发者能够更高效地完成任务。

在选择使用哪个库时，开发者应根据项目需求和文件大小来决定。如果项目需要处理大型Excel文件，并且对性能和内存消耗有较高要求，那么easyExcel可能是一个更好的选择。而如果项目需要全面的Excel文件处理功能，并且对性能要求不高，那么Apache POI也是一个不错的选择。