简介：Apache POI是处理Microsoft Office文件的Java库，特别适用于读写Excel 2007（.xlsx）格式。本教程将展示如何使用Apache POI的XSSF API读取和写入Excel 2007文件，并通过Spring MVC框架创建HTTP接口来处理这些文件。文章涵盖了读取单元格数据、遍历工作表、创建和写入数据到Excel文件的完整流程，并强调了错误处理、性能优化以及代码封装的建议。
1. Apache POI库简介及Excel处理
Apache POI是一个功能强大的Java库，用于处理Microsoft Office文档格式。作为Java开发者，你可能会经常遇到需要操作Excel文件的场景，无论是生成报告、数据导出还是简单的数据交换。POI提供了一套完整的API，让你可以轻松地读取、创建和修改Excel文件。它支持.xls（HSSF API）和.xlsx（XSSF API）格式的文件，对于使用较新版本Excel的用户来说，XSSF成为了不可或缺的工具。
本章将带你从Apache POI的基本概念开始，一直到使用XSSF API进行Excel文件处理。我们将解释POI库的组件和如何使用这些组件来创建和编辑Excel文档。通过具体的操作示例和代码演示，你将学会如何实现复杂的Excel文档操作，包括单元格样式的定制、数据类型转换和大批量数据写入。
理解Apache POI库的工作原理和操作细节是提高办公自动化效率和实现复杂数据处理的关键步骤。准备好了吗？让我们开始深入了解Apache POI的世界吧。
2. XSSF API用于处理Excel 2007格式文件
XSSF API是Apache POI库中用于处理Excel 2007及更高版本（.xlsx格式）文件的核心组件。它提供了一套完整的对象模型，允许开发者创建、修改和读取Excel文件。在本章节中，我们将深入探讨XSSF API的核心组件，并学习如何使用这些组件来创建和编辑Excel文档，同时还会对高级格式设置和样式定制进行详细讲解。
2.1 XSSF API核心组件解析
2.1.1 XSSF工作簿对象模型
XSSF工作簿对象模型是XSSF API中的核心结构，它以层次化的方式组织数据。该模型从上至下分为工作簿（Workbook）、工作表（Sheet）、行（Row）和单元格（Cell）。开发者可以通过这些对象进行文档结构的构建和数据的填充。
import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFWorkbook;
// 创建一个新的工作簿对象
XSSFWorkbook workbook = new XSSFWorkbook();
// 创建工作表
XSSFSheet sheet = workbook.createSheet("示例工作表");
// 创建行
XSSFRow row = sheet.createRow(0);
// 创建单元格
XSSFCell cell = row.createCell(0);
// 写入数据到单元格
cell.setCellValue("Hello, XSSF!");
在上述代码中，我们创建了一个 XSSFWorkbook 实例，它代表了整个Excel工作簿。通过调用 createSheet 方法，我们可以在工作簿中添加一个新的工作表，并为其命名。接着，我们通过 createRow 和 createCell 方法分别创建行和单元格。最后，通过 setCellValue 方法为单元格填充数据。
2.1.2 工作表(Sheet)和行(Row)操作
工作表是XSSF工作簿对象模型中最为核心的部分，它作为数据的容器，使得用户可以对数据进行直观的操作。行是工作表中的水平结构，而单元格则是行中的垂直结构。XSSF API提供了丰富的接口来操作这些结构。
// 向第二行添加单元格
XSSFRow row = sheet.createRow(1);
// 在第二行的第三列创建单元格
XSSFCell cell = row.createCell(2);
// 在单元格中设置布尔值
cell.setCellValue(true);
// 设置单元格样式
XSSFCellStyle style = workbook.createCellStyle();
style.setDataFormat(workbook.createDataFormat().getFormat("m/d/yy"));
cell.setCellStyle(style);
在上述代码段中，我们首先创建了第二行，并在此行中创建了第三个单元格（Excel的列索引从0开始计数）。然后，我们为该单元格设置了布尔值，并通过 XSSFCellStyle 定义了单元格的样式，这里我们设定了日期格式。
2.2 利用XSSF创建和编辑Excel文档
2.2.1 创建新Excel文档的方法
创建一个Excel文档是XSSF API使用中非常常见的需求。以下步骤展示了如何使用XSSF API来创建一个新的Excel文档，并对文档的基本结构进行操作。
// 创建工作簿
XSSFWorkbook workbook = new XSSFWorkbook();
// 创建工作表
XSSFSheet sheet = workbook.createSheet("新文档");
// 创建标题行
XSSFRow headerRow = sheet.createRow(0);
// 创建标题单元格
XSSFCell headerCell = headerRow.createCell(0);
// 设置标题内容和样式
headerCell.setCellValue("项目");
headerCell.setCellStyle(createHeaderStyle(workbook));
// 保存工作簿到文件
try (FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("example.xlsx")) {
workbook.write(outputStream);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
// 辅助函数，用于创建和返回带有标题样式的单元格样式
private static XSSFCellStyle createHeaderStyle(XSSFWorkbook workbook) {
XSSFCellStyle style = workbook.createCellStyle();
XSSFFont font = workbook.createFont();
font.setBold(true);
style.setFont(font);
return style;
}
在创建文档的过程中，首先创建一个工作簿实例，然后添加一个工作表。接着，在工作表中添加一行，并在该行中创建一个单元格用于填充标题信息。通过 createHeaderStyle 辅助函数为标题单元格设置了样式。最后，将工作簿写入到一个名为”example.xlsx”的文件中。
2.2.2 添加和修改单元格内容
在已有的Excel文档中添加或修改单元格内容也是常见的需求。以下是一个示例，展示了如何在已有的工作簿中对特定单元格进行读取和写入操作。
// 打开已存在的工作簿
try (InputStream inputStream = new FileInputStream("example.xlsx")) {
XSSFWorkbook workbook = new XSSFWorkbook(inputStream);
XSSFSheet sheet = workbook.getSheetAt(0);
// 获取指定行和列的单元格
XSSFRow row = sheet.getRow(1);
if (row == null) {
row = sheet.createRow(1);
}
XSSFCell cell = row.getCell(2);
// 修改单元格内容
if (cell == null) {
cell = row.createCell(2);
}
cell.setCellValue("新的内容");
// 保存对工作簿的更改
try (FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("example.xlsx")) {
workbook.write(outputStream);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
在上述代码段中，我们首先打开了一个已存在的Excel工作簿。然后获取了工作表的第一行第三列的单元格（注意：索引从0开始）。如果该单元格不存在，则创建一个新的单元格。最后，我们修改了该单元格的内容，并将更改保存回原文件。
2.3 高级格式设置与样式定制
2.3.1 单元格样式应用
在处理Excel文档时，对单元格的格式和样式进行定制是一项非常重要的功能。Apache POI提供了广泛的接口来定制单元格样式，包括字体、边框、填充色、对齐方式等。
// 创建并设置单元格样式
XSSFCellStyle style = workbook.createCellStyle();
XSSFFont font = workbook.createFont();
font.setFontName("Courier New");
font.setItalic(true);
font.setColor(HSSFColor.HSSFColorPredefined.BLUE.getIndex());
style.setFont(font);
// 设置边框样式
style.setBorderBottom(BorderStyle.THIN);
style.setBorderLeft(BorderStyle.THIN);
style.setBorderRight(BorderStyle.THIN);
style.setBorderTop(BorderStyle.THIN);
// 设置单元格填充样式
style.setFillForegroundColor(HSSFColor.HSSFColorPredefined.YELLOW.getIndex());
style.setFillPattern(FillPatternType.SOLID_FOREGROUND);
// 应用样式到单元格
XSSFCell cell = row.createCell(1);
cell.setCellValue("带样式的单元格");
cell.setCellStyle(style);
通过上述代码，我们创建了一个单元格样式，并为该样式设置了特定的字体、边框和填充颜色。然后将这个样式应用到了工作表中的单元格上。
2.3.2 字体和颜色的个性化设置
个性化设置字体和颜色是提高Excel文档可读性的重要手段。XSSF API允许用户自定义字体的样式、大小和颜色，并且可以设置字体的粗细、下划线和删除线等。
// 创建字体并设置个性化属性
XSSFFont customFont = workbook.createFont();
customFont.setFontName("Arial");
customFont.setFontHeightInPoints((short) 16);
customFont.setBold(true);
customFont.setColor(HSSFColor.HSSFColorPredefined.RED.getIndex());
customFont.setUnderline(FontUnderline.SINGLE);
customFont.setStrikeout(true);
// 创建单元格样式并应用自定义字体
XSSFCellStyle customStyle = workbook.createCellStyle();
customStyle.setFont(customFont);
// 将样式应用到单元格
XSSFCell cell = row.createCell(2);
cell.setCellValue("个性化字体和颜色");
cell.setCellStyle(customStyle);
在上面的代码段中，我们创建了一个自定义字体对象，并为该字体设置了名称、大小、粗体、颜色、下划线和删除线属性。然后，我们创建了一个单元格样式，并将该自定义字体应用到样式中。最后，我们将这个样式应用到了工作表中指定的单元格。
通过这一系列操作，我们可以看到XSSF API在创建和编辑Excel文档时的强大功能和灵活性。无论是基本的文档操作，还是高级的样式定制，XSSF API都能提供一套完整的方法和接口，使得开发者可以高效、准确地完成工作。
3. 使用OPCPackage读取.xlsx文件
3.1 OPCPackage基本原理及应用
3.1.1 OPCPackage的定义和作用
OPCPackage是Apache POI提供的一个接口，它代表了一个Open Packaging Convention (OPC)包，用于表示包结构中的单个包。在处理Microsoft Office文件，尤其是.xlsx文件时，这种结构允许文件的不同部分，例如文档内容、样式、图像等，被组织在一个包内，而不是简单的平面文件结构。
在使用OPCPackage处理文件之前，必须先打开一个OPCPackage对象，这个对象将对.xlsx文件中的内容提供读取接口。它适用于处理包含大量内容且具有复杂结构的文件，比如Excel文档，因为它可以帮助开发者避免一次性加载整个文件到内存，而是可以按需读取和处理文件的不同部分。
3.1.2 如何利用OPCPackage读取文件
使用OPCPackage读取文件通常需要以下几个步骤：
- 打开一个OPCPackage对象，指向要读取的.xlsx文件。
- 通过该对象提供的接口获取到包内的资源，如工作簿、工作表、单元格等。
- 遍历和读取这些资源的具体内容。
以下是一个简单的代码示例：
import org.apache.poi.openxml4j.opc.OPCPackage;
import org.apache.poi.openxml4j.opc.PackageAccess;
import java.io.File;
import java.io.InputStream;
public class ReadXlsxFile {
public static void main(String[] args) {
try {
File file = new File("example.xlsx");
OPCPackage pkg = OPCPackage.open(file, PackageAccess.READ);
// 使用pkg对象来读取文件
// ...
pkg.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
在本段代码中，我们首先创建了一个指向文件”example.xlsx”的 OPCPackage 对象。然后，在这个对象的上下文中可以执行后续的读取操作。
3.2 OPCPackage在读取操作中的优势
3.2.1 高效的数据访问
OPCPackage的最大优势之一在于它支持高效的数据访问。由于OPC文件格式本质上是一个压缩包，它使得文件可以被分割成多个部分，这样就可以只对感兴趣的那部分数据进行访问而不需要加载整个文档。
例如，在处理大型Excel文件时，通常只需要访问其中的某些工作表或单元格，此时利用OPCPackage可以有效减少内存使用，提高读取性能。
3.2.2 对.xlsx文件的全面支持
由于.xlsx文件格式是基于OPC标准的，因此Apache POI的OPCPackage可以提供对.xlsx文件的全面支持。通过利用OPCPackage，可以确保在读取文件时保持文件结构的完整性和数据的准确性，这意味着开发者可以访问和处理.xlsx文件中的所有内容，从基本信息到复杂的样式和宏定义。
这种全面支持使得Apache POI在处理Office文档方面非常强大，这也是OPCPackage在Apache POI库中被广泛使用的原因之一。
graph LR
A[OPCPackage] -->|打开文件| B[.xlsx文件]
B -->|读取文件结构| C[包结构]
C -->|访问资源| D[工作簿/工作表]
D -->|处理数据| E[单元格内容]
E --> F[数据输出]
在上述流程图中，展示了使用OPCPackage处理.xlsx文件的逻辑流程，从打开文件开始，最终实现对单元格内容的读取和处理。
总而言之，OPCPackage是一个功能强大且性能优越的工具，它使得开发者能够高效、灵活地处理复杂的.xlsx文件，而不会受到文件大小或结构的限制。这在实际应用中非常有价值，尤其是在数据密集型的应用场景中。
4. 遍历Excel工作表和数据单元格
4.1 工作表和单元格遍历基础
4.1.1 遍历工作表的策略
遍历工作表是处理Excel文件时非常基础且重要的一步。在使用Apache POI库时，可以通过 XSSFSheet 类访问特定的工作表，然后对工作表中的每一行（ Row ）进行迭代。遍历的策略通常依赖于所处理文件的大小和复杂性。
对于小到中等大小的Excel文件，可以使用简单的for循环来遍历所有的行和单元格：
XSSFSheet sheet = workbook.getSheetAt(0); // 获取第一个工作表
for(Row row : sheet) {
for(Cell cell : row) {
// 处理每一行中的每个单元格
}
}
对于非常大的文件，连续的遍历可能会影响性能。在这种情况下，使用Apache POI的迭代器类（例如 RowIterator 或 CellIterator ）可能会更加高效：
RowIterator rowIterator = sheet.rowIterator();
while (rowIterator.hasNext()) {
Row currentRow = rowIterator.next();
CellIterator cellIterator = currentRow.cellIterator();
while (cellIterator.hasNext()) {
Cell currentCell = cellIterator.next();
// 处理每个单元格
}
}
4.1.2 单元格数据的读取方法
单元格中可以包含各种类型的数据，如字符串、数字、日期等。Apache POI提供了 Cell 类，通过它可以访问单元格的类型和值。
switch (cell.getCellType()) {
case STRING:
String cellValue = cell.getStringCellValue();
// 处理字符串类型的单元格数据
break;
case NUMERIC:
double numericValue = cell.getNumericCellValue();
// 处理数值类型的单元格数据
break;
case BOOLEAN:
boolean booleanValue = cell.getBooleanCellValue();
// 处理布尔类型的单元格数据
break;
// 更多case分支处理其他类型数据
}
4.2 针对单元格数据的处理技巧
4.2.1 单元格类型识别
对于单元格数据的处理，首要步骤是识别单元格的数据类型。Apache POI根据单元格的格式定义了多种类型，常见的包括 CELL_TYPE_NUMERIC 、 CELL_TYPE_STRING 、 CELL_TYPE_BOOLEAN 等。
通过 Cell 类的 getCellType() 方法，我们可以得到单元格的类型，如下：
short cellType = cell.getCellType();
switch(cellType) {
case Cell.CELL_TYPE_NUMERIC:
// 处理数字类型
break;
case Cell.CELL_TYPE_STRING:
// 处理字符串类型
break;
// 更多样例类型判断
}
4.2.2 数据验证和错误处理
在处理大量数据时，单元格可能包含错误或格式不正确的数据。为保证数据处理的健壮性，应该在遍历单元格时添加数据验证逻辑和错误处理机制。
数据验证可以使用单元测试框架如JUnit进行单元测试，确保数据处理函数能够正确处理正常和异常数据。错误处理可通过try-catch块来实现：
try {
// 尝试读取单元格数据
double numericValue = cell.getNumericCellValue();
} catch (IllegalStateException e) {
// 处理单元格为非数字的异常情况
logger.error("Non-numeric cell value encountered: " + e.getMessage());
} catch (Exception e) {
// 处理其他未知异常情况
logger.error("An error occurred while processing a cell: " + e.getMessage());
}
以上代码展示了在读取单元格数值时的异常处理逻辑。这不仅确保了数据处理过程的稳定性，还能够帮助开发者在遇到意外数据格式时提供有用的调试信息。
5. 根据单元格类型转换数据
5.1 单元格数据类型概述
5.1.1 常见的单元格数据类型
在处理Excel文件时，单元格可以包含不同类型的数据，常见的包括：
- 数字：整数、浮点数、百分比等。
- 文本：常规的字符序列。
- 日期和时间：根据不同的Excel格式解析为日期或时间。
- 布尔值：TRUE或FALSE。
- 错误：如#DIV/0!、#N/A等，表示错误信息。
这些数据类型需要根据实际使用场景进行正确转换，以便于后续的数据处理和计算。
5.1.2 数据类型转换的必要性
在数据处理流程中，数据类型转换是必不可少的一环。正确的数据类型转换可以确保数据的准确性，避免在计算和数据展示时出现错误。例如，将文本格式的数字转换为数值类型，可以确保在进行数学运算时不会出现格式错误。此外，统一数据类型还可以简化数据处理逻辑，提高代码的可维护性和扩展性。
5.2 实现数据类型转换的方法
5.2.1 自动类型转换机制
Apache POI库提供了自动类型转换机制，通过Cell类的 getCellType() 方法可以获取单元格的数据类型，之后根据类型，可以使用相应的API来获取数据的值。例如：
Cell cell = row.getCell(0);
switch (cell.getCellType()) {
case STRING:
String cellValue = cell.getStringCellValue();
break;
case NUMERIC:
double numericValue = cell.getNumericCellValue();
break;
// 其他类型处理...
}
在此代码段中，根据单元格的类型，我们将值读取为字符串或者数字，根据需要进一步转换。
5.2.2 手动类型转换策略
在某些情况下，单元格的类型可能不符合预期，或者需要将数据转换为特定的格式。这时，可以采取手动类型转换的策略。例如，将日期字符串转换为 java.util.Date 对象，或者将浮点数转换为整数。手动转换通常需要编写额外的代码来处理不同类型的数据。
// 将字符串转换为日期
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
try {
Date dateValue = sdf.parse(cell.getStringCellValue());
} catch (ParseException e) {
// 处理解析异常
}
// 将浮点数转换为整数
double numericValue = cell.getNumericCellValue();
int intValue = (int) numericValue; // 自动截断小数部分
手动转换数据时需要注意数据的有效性和转换逻辑的正确性，以确保数据在转换后仍然保持其原有的意义。
在本章节中，我们已经了解了单元格数据类型的概念，以及如何利用Apache POI库提供的工具和方法实现数据类型的自动和手动转换。正确的数据类型转换对于确保数据处理流程的准确性和高效性至关重要。接下来的章节将深入探讨如何将这些数据类型转换应用到新的Excel文件的创建和写入过程中。
6. 使用XSSFWorkbook写入新的.xlsx文件
6.1 XSSFWorkbook写入流程详解
6.1.1 创建写入对象和工作簿
使用Apache POI的 XSSFWorkbook 类可以创建和编辑 .xlsx 格式的Excel文件。首先，需要创建一个 XSSFWorkbook 对象作为工作簿：
XSSFWorkbook workbook = new XSSFWorkbook();
在这个工作簿中，可以创建多个工作表（Sheets）、行（Rows）和单元格（Cells）来构建文件的结构。
6.1.2 构建工作表、行和单元格结构
构建工作表的基础是通过 XSSFWorkbook 对象创建一个新的 Sheet ：
Sheet sheet = workbook.createSheet("First Sheet");
接着，在工作表中添加行（ Row ）：
Row row = sheet.createRow(0); // 创建第0行
在行中添加单元格（ Cell ）：
Cell cell = row.createCell(0); // 在第0行创建第0列的单元格
单元格类型有多种，例如字符串（ CELL_TYPE_STRING ）、数字（ CELL_TYPE_NUMERIC ）等，可以根据实际需要设置单元格的类型和内容。
6.2 写入过程中的数据处理
6.2.1 数据格式化和样式应用
为了使Excel文档更易于阅读和理解，通常需要对单元格数据进行格式化，并应用各种样式。例如：
CreationHelper createHelper = workbook.getCreationHelper();
Cell cell = row.createCell(0);
cell.setCellValue("示例文本");
// 设置单元格样式
CellStyle style = workbook.createCellStyle();
style.setDataFormat(createHelper.createDataFormat().getFormat("@"));
cell.setCellStyle(style);
6.2.2 高效写入大批量数据的策略
在写入大批量数据时，推荐将数据存储在 List<List<Object>> 结构中，然后使用循环构建每一行和单元格，这样可以提高效率：
List<List<Object>> data = // 填充数据到data变量中
for (int i = 0; i < data.size(); i++) {
Row row = sheet.createRow(i);
List<Object> rowData = data.get(i);
for (int j = 0; j < rowData.size(); j++) {
Cell cell = row.createCell(j);
cell.setCellValue(rowData.get(j).toString());
}
}
在处理完所有数据之后，一定要记得关闭工作簿：
try (FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream("output.xlsx")) {
workbook.write(fileOut);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
通过以上步骤，可以有效地使用 XSSFWorkbook 创建一个新的 .xlsx 文件，并且对数据进行格式化和样式设置，同时确保大批量数据的写入效率。这为后端服务提供了一种强大的数据导出和展示方式。
简介：Apache POI是处理Microsoft Office文件的Java库，特别适用于读写Excel 2007（.xlsx）格式。本教程将展示如何使用Apache POI的XSSF API读取和写入Excel 2007文件，并通过Spring MVC框架创建HTTP接口来处理这些文件。文章涵盖了读取单元格数据、遍历工作表、创建和写入数据到Excel文件的完整流程，并强调了错误处理、性能优化以及代码封装的建议。
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