SpringBoot 项目优雅实现 Excel 导入导出功能

SpringBoot 项目优雅实现 Excel 导入导出功能

背景

Excel 导入与导出是项目中经常用到的功能，在 Java 中常用 poi 实现 Excel 的导入与导出。由于 poi 占用内存较大，在高并发下很容易发生 OOM 或者频繁 fullgc，阿里基于 poi 开源了 EasyExcel 项目。

除了节约内存，EasyExcel 还简化了 API，通过注解映射 Excel 单元格与对象字段之间的关系，简单的几行代码就能搞定复杂的导入导出功能了。

EasyExcel 问题

看似一切美好，不过经常做 Excel 导入与导出就会发现，EasyExcel 还是没那么完美的。

首先，导入与导出 Excel 本质是上将 Excel 文件内容与 Java 对象之间做一个映射，EasyExcel 做的只是在这两者之间转换。如果项目中的 Excel 导入与导出功能比较多，会产生大量的样板式代码，使用体验类似于 JDBC。

另外，导入往往还伴随着校验，这是 EasyExcel 没有支持的功能。如果需要校验，要么写代码手动判断，要么调用 Java Validation 规范 定义的 API 判断，这又会产生大量样板式代码。

而且，当前 spring boot 已经成了必备的 Java 开发框架，easyexcel 也没有进行整合。

分析与解决

导入与导出通常发生在 Web 环境，对于 Spring MVC 来说，可以将请求信息转换为任意类型的 contoller 方法参数，将 controller 方法返回值转换为客户端支持的内容。

如果能够使用自定义的 controller 方法参数接收 Excel 文件内容，将 controller 方法返回值转换为 Excel 文件响应，可以直接消除 Excel 导入与导出时的样板式代码。

另外在将请求内容转换为 controller 方法参数时还可以加入自定义的校验逻辑。

由于 Excel 导入与导出样板式代码、校验问题与具体的业务逻辑无关，可以单独抽象出来，我这里在 EasyExcel 的基础上封装了一个 easyexcel-spring-boot-starter 的项目，大大降低了 EasyExcel 上手的门槛，对用户来说只需要使用 EasyExcel 定义的注解提供映射关系就可以了，适用于简单场景的导入导出。

项目代码已上传：

https://github.com/zzuhkp/easyexcel-spring-boot-starter

下面就来看看怎样使用吧。

Spring Boot Excel 导入与导出

依赖引入

首先需要引入依赖，坐标如下。

    com.zzuhkp
    easyexcel-spring-boot-starter
    1.0-SNAPSHOT

不过很不幸的是目前还没传至中央仓库，需要的小伙伴可自行上传到私有仓库或直接把代码嵌入自己的项目。

Excel 导入

首先看下要导入的 Excel 内容吧。

为了接收 Excel 文件内容，我们需要定义一个对应的 Model 类。

@Data
public class DemoData {

    @ExcelProperty(index = 0)
    private Integer integer;

    @ExcelProperty(index = 1)
    private String string;

    @ExcelProperty(index = 2)
    private Date date;
}

基本导入功能

然后使用 List 参数接收即可。

@PostMapping("/list/obj")
public List listObj(@ExcelParam List list) {
    return list;
}

注意参数前添加了 @ExcelParam 注解，用来标识 Excel 文件参数。这样，一个导入功能实现了，是不是很简单呢？

默认情况下接收名称为 file 的表单字段作为 Excel 文件，如果不满足还可以修改。

@ExcelParam(value = "file", required = true)

进阶导入功能

有时候，我们可能比较关心对象对应 Excel 的元数据，例如这个对象是第几行记录产生的，这个对象的字段对应 Excel 第几列，这个时候我们可以使用 ReadRows 参数接收 Excel。

@PostMapping("/list/rows")
public ReadRows readRows(@ExcelParam ReadRows readRows) {
    return readRows;
}

ReadRows 使用两个字段记录行映射关系与列映射关系。

public class ReadRows {

    private ExcelReadHeadProperty excelReadHeadProperty;

    private List> rows;
}

ExcelReadHeadProperty 是 EasyExcel 自带的类，表示列映射关系的元数据。ReadRow 是框架自定义的类，表示行映射关系的元数据。

看下 ReadRow 定义吧。

public class ReadRow {

    // 行索引，从 0 开始
    private final Integer rowIndex;

    // 行记录对应对象
    private final T data;
}

使用 ExcelReadHeadProperty 获取字段对应列索引的示例代码如下。

// 对象字段名称 -> 从 0 开始的列索引
Map fieldColumnIndexMap = readRows.getExcelReadHeadProperty().getHeadMap().values()
        .stream().collect(Collectors.toMap(Head::getFieldName, Head::getColumnIndex));

Excel 导出

这里对 Excel 的导出进行了简单的支持。将 List 定义为 controller 方法返回值即可。

@ExcelResponse
@GetMapping("/list/download")
public List downloadList() {
    return Arrays.asList(new DemoData(1, "hello", new Date()), new DemoData(2, "excel", new Date()));
}

需要注意的是使用 @ExcelResponse 注解表示响应内容为 Excel 文件。默认情况，下载的文件名称为 default.xlxs，写入到名称为 Sheet1 的工作表中。如果不满足需求可以修改。

@ExcelResponse(fileName = "测试文件", sheetName = "工作表1")

Excel 导入参数校验

参数校验是 Excel 导入常用的功能，这里进行了强有力的支持，使用体验如原生 spring boot 校验般顺滑。

开启校验

与 spring boot 原生使用方式一样，将 @Validated 或 @Valid 注解添加到 @ExcelParam 参数上即可。

@PostMapping("/list/obj")
public List listObj(@ExcelParam @Validated List list) {
    return list;
}

校验规则定义

Bean Validation 定义校验规则

默认情况下框架使用 JSR-303 Bean Validation 规范定义的校验注解校验，需要手动引入 spring-boot-starter-validation，可通过设置环境变量 easyexcel.validator.default.enable=false 关闭。

@Data
public class DemoData {

    @NotNull(message = "参数不能为空")
    private Integer integer;

    private String string;

    private Date date;
}

另外还可以自定义注解对对象校验。

... 省略其他元注解
@Constraint(validatedBy = {DemoDataValid.DemoDataValidator.class})
public @interface DemoDataValid {
  ... 省略注解属性
  
    class DemoDataValidator implements ConstraintValidator {

        @Override
        public boolean isValid(DemoData value, ConstraintValidatorContext context) {
            context.disableDefaultConstraintViolation();
            context.buildConstraintViolationWithTemplate("测试对象校验").addConstraintViolation();
            return false;
        }
    }

}
@DemoDataValid
public class DemoData {
    ... 省略属性
}

ExcelValidator 接口定义校验规则

Bean Validation 注解只能校验单个字段或对象，如果需要对所有的对象进行校验，可以实现框架定义的 ExcelValidator 接口，然后将实现定义为 Spring Bean。

这个接口定义如下。

public interface ExcelValidator {

    ExcelValidErrors validate(ReadRows readRows);
}

ExcelValidErrors 用于接收校验的错误信息，分别使用接口 ExcelValidObjectError 和 ExcelValidFieldError 接口定义行错误信息和单元格错误信息。

public class ExcelValidErrors {
 // 行错误信息或单元格错误信息列表
    private final List errors;
}

public interface ExcelValidObjectError {

    // 获取行号，从 1 开始
    Integer getRow();

    // 获取错误消息
    String getMessage();
}

public interface ExcelValidFieldError extends ExcelValidObjectError {

    // 获取列，从 1 开始
    Integer getColumn();
}

例如，如果需要对所有的 DemoData 校验 integer 字段的值不能重复，可以使用如下的代码。

@Component
public class CustomExcelValidator implements ExcelValidator {
    @Override
    public ExcelValidErrors validate(ReadRows readRows) {
        ExcelValidErrors errors = new ExcelValidErrors();

        Map>> group = readRows.getRows().stream()
                .collect(Collectors.groupingBy(item -> item.getData().getInteger()));

        for (Map.Entry>> entry : group.entrySet()) {
            if (entry.getValue().size() > 1) {
                for (ReadRow readRow : entry.getValue()) {
                    errors.addError(new DefaultExcelObjectError(readRow.getRowIndex() + 1, "参数重复"));
                }
            }
        }
        return errors;
    }
}

校验结果接收

与 Spring MVC 设计类似，这里也提供了两种接收校验结果的方式。

异常捕获接收校验结果

开启校验后，如果校验结果中包含错误，会将错误信息封装到 ExcelValidException，并抛出异常，可以通过全局异常捕获的方式收集错误信息。

@RestControllerAdvice
public class GlobalExceptionControllerAdvice {

    @ExceptionHandler(ExcelValidException.class)
    public String handleException(ExcelValidException e) {
        ExcelValidErrors errors = e.getErrors();
        return JSON.toJSONString(errors);
    }
}

controller 方法参数接收校验结果

如果不想通过异常捕获的方式接收校验的错误信息，还可以将错误信息添加到 @ExcelParam 参数的后面，示例代码如下。

@PostMapping("/list/obj")
public List listObj(@ExcelParam @Validated List list, ExcelValidErrors errors) {
    if (errors.hasErrors()) {
        String messages = errors.getAllErrors().stream().map(ExcelValidObjectError::getMessage).collect(Collectors.joining(" | "));
        throw new RuntimeException("发现异常:" + messages);
    }
    return list;
}

总结

t list, ExcelValidErrors errors) {
if (errors.hasErrors()) {
String messages = errors.getAllErrors().stream().map(ExcelValidObjectError::getMessage).collect(Collectors.joining(" | "));
throw new RuntimeException(“发现异常:” + messages);
}
return list;
}

## 总结

`easyexcel-spring-boot-starter` 综合应用了前面文章介绍的各种 Spring 知识，代码量并不大，对实现感兴趣的小伙伴可自行查阅代码。由于这个框架是把 Excel 中所有的行数据收集到内存，因此只适合一些比较简单的场景。