编码技巧——使用原生Apache poi导出/导入多sheet、设置单元格格式、合并单元格

1. 背景

基于springboot的工程项目，需求：

（1）查询到的多组查询结果导出为excel，将每个组的数据集放在一个sheet页；

（2）分组的数量无法预先确定，是根据实时的查询结果得到的；意味着sheet数量不确定；

（3）每一组数据的数据结构不一样，意味着每个sheet的表头列不确定，也是根据实时的查询结果得到的；

2. 方案

之前介绍过easypoi对多sheet的导入导出，可参考我之前的文章编码技巧——使用Easypoi导出Excel、多sheet、模板导出；

但是这次的需求不同，sheet数量和每个sheet的表头都不确定，无法通过预先定义的导出类+注解的方式调用easypoi的API来便捷导入导出；

解决方案

（1）使用原生Apache poi的API，根据当前实时查询到的分组数据，遍历每组数据来创建对应的sheet；再根据每组数据的属性，来手动的设置表头；

（2）需要对表头设置样式，如加粗字体、设置底色；

（3）需要根据表头的字符长度，自动的设置单元格宽度，方便导出时查阅（无需手动拉宽）；

（4）因为导出时的每个sheet是手动创建的，在设置sheetName时，通过分组标识来匹配对应的sheetName，这么做可以方便导入解析，取出各个分组的数据；

（5）因为每个sheet的表头是手动创建的，并且要求表头顺序、数量在导入时不被篡改，需要提供每个sheet的表头防篡改校验；

3. 代码

下面提供每个关键功能模块对应的代码（不提供完整的项目代码）；

注：文中默认的excel格式为xlsx；

（1）Excel工具类

包含读取从起始坐标到终点坐标的矩形范围数据到二维数组的方法、excel表格cell数据读取等；

import com.google.common.collect.Lists;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.poi.ss.usermodel.CellType;
import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFCell;
import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFRow;
import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFSheet;
import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFWorkbook;
import org.springframework.web.multipart.MultipartFile;import java.io.InputStream;
import java.util.List;/*** @description 基于原生poi的excel工具类 解决easypoi/easyExcel解决不了的问题*/
@Slf4j
public class ExcelReaderUtils {/*** excel文件类型后缀*/public static final String OFFICE_EXCEL_XLSX = ".xlsx";/*** 读取excel行数的最大值，防止OOM*/public static final int MAX_READABLE_LINE_COUNT = 10000;/*** 解析XSSFSheet，从起始行start到结束行end，取出【指定列】column的item放入list返回** @param xssfSheet* @param column    列数,从0计数* @param rowStart  起始行(闭区间),从0计数* @param rowEnd    结束行(闭区间),从0计数* @return*/public static List<String> getListFrXSSFSheetColumn(XSSFSheet xssfSheet, int column, int rowStart, int rowEnd) {List<String> result = Lists.newArrayList();try {XSSFRow xssfRow;XSSFCell xssfCell;for (int row = rowStart; row <= rowEnd; row++) {xssfRow = xssfSheet.getRow(row);xssfCell = xssfRow.getCell(column);// 都转成String，避免小数精度xssfCell.setCellType(CellType.STRING);result.add(getCellValueByCell(xssfCell));}} catch (Exception e) {log.error("failed to read data from excel file!");throw new RuntimeException();}return result;}/*** 解析XSSFSheet，从起始列start到结束列end，取出【指定行】row的item放入list返回** @param xssfSheet* @param rowNum      行数,从0计数* @param columnStart 起始行(闭区间),从0计数* @param columnEnd   结束行(闭区间),从0计数* @return*/public static List<String> getListFrXSSFSheetRow(XSSFSheet xssfSheet, int rowNum, int columnStart, int columnEnd) {List<String> result = Lists.newArrayList();try {XSSFRow xssfRow = xssfSheet.getRow(rowNum);XSSFCell xssfCell;for (int column = columnStart; column <= columnEnd; column++) {xssfCell = xssfRow.getCell(column);// 都转成String，避免小数精度xssfCell.setCellType(CellType.STRING);result.add(getCellValueByCell(xssfCell));}} catch (Exception e) {log.error("failed to read data from excel file!");throw new RuntimeException();}return result;}/*** 解析XSSFSheet，从起始行start到结束行end，取出从列columnStart到columnEnd的item放入list返回** @param xssfSheet* @param columnStart 起始列数(闭区间),从0计数* @param columnEnd   截至列数(闭区间),从0计数* @param rowStart    起始行(闭区间),从0计数* @param rowEnd      结束行(闭区间),从0计数* @return*/public static List<List<String>> getListFrXSSFSheet(XSSFSheet xssfSheet, int columnStart, int columnEnd, int rowStart, int rowEnd) {List<List<String>> result = Lists.newArrayList();try {XSSFRow xssfRow;for (int row = rowStart; row <= rowEnd; row++) {List<String> dataInRow = Lists.newArrayList();xssfRow = xssfSheet.getRow(row);XSSFCell xssfCell;for (int col = columnStart; col <= columnEnd; col++) {xssfCell = xssfRow.getCell(col);// 都转成String，避免小数精度xssfCell.setCellType(CellType.STRING);dataInRow.add(getCellValueByCell(xssfCell));}result.add(dataInRow);}} catch (Exception e) {log.error("failed to read data from excel file!");throw new RuntimeException();}return result;}/*** 获取单元格各类型值，返回字符串类型** @param cell* @return*/private static String getCellValueByCell(XSSFCell cell) {//判断是否为null或空串if (cell == null || ("").equals(cell.toString().trim())) {return "";}String cellValue = "";CellType cellType = cell.getCellTypeEnum();// 以下是判断数据的类型switch (cellType) {// 数字case NUMERIC:cellValue = String.valueOf(cell.getNumericCellValue());break;// 字符串case STRING:cellValue = cell.getStringCellValue();break;// Booleancase BOOLEAN:cellValue = String.valueOf(cell.getBooleanCellValue());break;// 公式case FORMULA:cellValue = String.valueOf(cell.getCellFormula());break;// 空值case BLANK:cellValue = "";break;// 故障case ERROR:cellValue = "非法字符";break;default:cellValue = "未知类型";break;}return cellValue;}/*** 解析.xlsx文件，转成XSSFWorkbook** @param excelFile* @return*/public static XSSFWorkbook getXSSFWorkbookFrExcel(MultipartFile excelFile) {log.warn("receive excel file, file size:[{} MB]", excelFile.getSize() / (1000 * 1024));XSSFWorkbook wb;try {InputStream is = excelFile.getInputStream();wb = new XSSFWorkbook(is);is.close();} catch (Exception e) {log.error("get XSSFWorkbook from excelFile error! e:{} message:{}", e, e.getMessage());return null;}return wb;}/*** 获取XSSFSheet的行数** @param xssfSheet* @return*/public static int getRowCount(XSSFSheet xssfSheet) {return xssfSheet.getPhysicalNumberOfRows();}/*** 获取xssfSheet的列数(默认第一行)** @param xssfSheet* @return*/public static int getColumnCount(XSSFSheet xssfSheet) {return xssfSheet.getRow(0).getPhysicalNumberOfCells();}
}

（2）遍历分组创建sheet

        XSSFWorkbook workbook = new XSSFWorkbook();// 遍历分组数据 groupIdDataMap为groupby之后的Mapif (MapUtils.isNotEmpty(groupIdDataMap)) {groupIdDataMap.forEach((groupId, dataInGroup) -> {// 将分组ID冗余到sheetName中方便导入时的解析XSSFSheet sheet = workbook.createSheet(String.join("-", SHEET_NAME_PREFIX, String.valueOf(groupId)));// 创建表头 第1行（初始下标为0）List<String> headerNames = generateHeaderNames(dataInGroup);buildTitle(workbook, sheet, headers, 1);				// 生成excel数据二维数组List<List<String>> rows = initRows(dataInGroup);// 按行填充数据(第1行放说明、第2行放表头)writeRows(sheet, 2, rows, 0, headers.size() - 1);})}return workbook;

（3）设置表头格式/自动宽度/边框/合并单元格/背景色

    /*** 设置sheet的表头 设置表头在第(startRow+1)行 设置表头宽度*/private static void buildTitle(XSSFWorkbook workbook, XSSFSheet sheet, List<String> headers, int startRow) {// 第0行内容：固定提示文案 合并单元格（起始坐标和终点坐标）CellRangeAddress rangeAddress = new CellRangeAddress(0, 0, 0, headers.size() - 1);sheet.addMergedRegion(rangeAddress);XSSFRow row0 = sheet.createRow(0);XSSFCell cell0 = row0.createCell(0);cell0.setCellValue("导入须知：不能在该Excel模板中对表头信息进行增加、删除、修改或位置调整！");XSSFCellStyle headerCellStyle0 = workbook.createCellStyle();headerCellStyle0.setFillForegroundColor(IndexedColors.YELLOW.getIndex());headerCellStyle0.setFillPattern(FillPatternType.SOLID_FOREGROUND);cell0.setCellStyle(headerCellStyle0);// 第1行内容：表头列从第1行开始XSSFCellStyle headerCellStyle = workbook.createCellStyle();// 字体格式XSSFFont font = workbook.createFont();font.setBold(true);headerCellStyle.setFont(font);int columns = headers.size();XSSFRow row = sheet.createRow(startRow);// 背景色headerCellStyle.setFillForegroundColor(IndexedColors.RED.getIndex());headerCellStyle.setFillPattern(FillPatternType.SOLID_FOREGROUND);// 边框线条宽度headerCellStyle.setBorderBottom(BorderStyle.MEDIUM);headerCellStyle.setBorderTop(BorderStyle.MEDIUM);headerCellStyle.setBorderLeft(BorderStyle.MEDIUM);headerCellStyle.setBorderRight(BorderStyle.MEDIUM);// 水平/垂直居中headerCellStyle.setAlignment(HorizontalAlignment.CENTER);headerCellStyle.setVerticalAlignment(VerticalAlignment.CENTER);for (int column = 0; column < columns; column++) {String headerName = headers.get(column);XSSFCell cell = row.createCell(column);XSSFRichTextString text = new XSSFRichTextString(headerName);cell.setCellValue(text);cell.setCellStyle(headerCellStyle);// 设置自动表头列宽度int colLength = cell.getStringCellValue().getBytes().length * 192;sheet.setColumnWidth(column, colLength);}}

（4）二维数据集写入excel表格

    /*** 填充数据行,数据可以是不对齐的** @apiNote 列序号从0开始 要求 0 <= startColumnIndex <= endColumnIndex < 表头长度-1*/void writeRows(XSSFSheet sheet, Integer startRowIndex, List<List<String>> rows, Integer startColumnIndex, Integer endColumnIndex) {if (CollectionUtils.isNotEmpty(rows)) {// 写数据从第startRowIndex行开始for (int rownum = startRowIndex; rownum < rows.size(); rownum++) {XSSFRow row = sheet.createRow(rownum);for (int col = startColumnIndex; col <= endColumnIndex; col++) {row.createCell(col).setCellValue(rows.get(rownum).get(col - startColumnIndex));}}}}

（5）导入后读出多sheet

负责将HTTP请求的MultipartFile类以数据流的方式转换成Excel对应的Java对象；

将excel的多个sheet读出；

    /*** 获取excel文件流，解析并校验上传文件，返回XSSFSheet*/private List<XSSFSheet> checkExcelFile(MultipartFile excelFile) {XSSFWorkbook xssfWorkbook = Optional.ofNullable(ExcelReaderUtils.getXSSFWorkbookFrExcel(excelFile)).orElseThrow(() -> new BizException(ResultCodeEnum.EXCEL_ANALYSIS_ERROR.getCode(), ResultCodeEnum.EXCEL_ANALYSIS_ERROR.getDesc()));Iterator<Sheet> sheetIterator = xssfWorkbook.sheetIterator();List<XSSFSheet> sheets = Lists.newArrayList();while (sheetIterator.hasNext()) {XSSFSheet sheet = (XSSFSheet) sheetIterator.next();sheets.add(sheet);}List<String> sheetNames = sheets.stream().map(XSSFSheet::getSheetName).collect(Collectors.toList());log.warn("解析上传excel成功 [sheetNum={} sheetNames={}]", sheets.size(), JSON.toJSONString(sheetNames));// 数量检测sheets.forEach(sheet -> {int recordNum = ExcelReaderUtils.getRowCount(sheet);log.warn("analyseExcel success. [records count={}]", recordNum);if (recordNum > ExcelReaderUtils.MAX_READABLE_LINE_COUNT) {throw new BizException(ResultCodeEnum.EXCHCODE_UPLOAD_SIZE_OVERFLOW.getCode(), ResultCodeEnum.EXCHCODE_UPLOAD_SIZE_OVERFLOW.getDesc());}});return sheets;}

（6）校验表头

复用表头的生成规则，取当前sheet的表头，做一下字符串匹配校验；

    private void checkPointImportExcelHeader(Long modelIdInType, List<String> sortedHeaders, List<String> listFrXSSFSheetRow) {// 预期的表头 保证表头排序规则固定String standard = String.join("-", sortedHeaders);// 当前输入读出来的表头String input = String.join("-", listFrXSSFSheetRow);if (!StringUtils.equals(standard, input)) {log.error("导入的excel表头被篡改 [standard={} input={}]", standard, input);throw new BizException("导入的excel表头被篡改 请重新下载模板后再上传!");}}

（7）读取数据

        for (XSSFSheet sheet : xssfSheets) {// 根据sheetName解析当前sheet页对应哪一个分组数据String sheetName = sheet.getSheetName();int rowCount = ExcelReaderUtils.getRowCount(sheet);String[] split = sheetName.split("-");if (split.length < N) {log.error("表格sheet名称解析失败! [sheetName={}]", sheetName);throw new BizException(ResultCodeEnum.EXCEL_ANALYSIS_ERROR.getCode(), ResultCodeEnum.EXCEL_ANALYSIS_ERROR.getDesc());}// 省略细节...log.warn("开始处理sheet【{}】 rowCount={} ]", sheetName, rowCount);List<EvaluateModelDataDO> evaUpdateDomainList = Lists.newArrayList();List<PointModelDataDO> pointUpdateDomainList = Lists.newArrayList();if (EVALUATE_PREFIX.equals(modelType)) {// 取出当前输入sheet的表头List<String> listFrXSSFSheetRow = ExcelReaderUtils.getListFrXSSFSheetRow(sheet, 2, 1, 0, lastColumnIndex);// 根据当前sheetName解析出的分组信息 生成表头 省略List<String> sortedHeaders = generateStandardHeaders(sheetName);// 校验表头是否篡改checkEvaImportExcelHeader(modelIdInType, sortedHeaders, listFrXSSFSheetRow);// 读出数据 矩阵转秩 / 注意：解析规则固定，因此不能删除列，不能修改列顺序；可以修改行顺序和删除列List<List<String>> data = ExcelReaderUtils.getListFrXSSFSheet(sheet, 0, lastColumnIndex, 2, sheet.getLastRowNum());data.forEach(rowData -> {// 考虑：可能误操作在excel新增了不存在的行 跳过...// 遍历数据处理...});}}

以上；本文只提供思路和注意的点，不提供完整代码；

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