Java进阶-常用Excel处理库的比较

引言

在当今的商业和技术世界中，Java仍然是处理企业级数据的重要语言之一，尤其是在涉及到大量的数据处理和报告任务时。Excel，作为最广泛使用的数据记录和分析工具，承载了无数企业的财务、销售、市场分析等关键业务数据。因此，掌握如何通过Java有效地操作Excel文件，对于开发者来说是一项非常有价值的技能。通过合适的库来处理Excel不仅可以提高开发效率，还可以增强应用程序的处理能力，使其能够应对大数据量和复杂的数据格式。

随着技术的发展，市面上出现了多种Java库，它们各有千秋地支持着Excel的读写操作。这些库从功能全面的Apache POI，到适合轻量级操作的JExcelAPI，再到专为大数据量设计的EasyExcel，以及提供丰富功能的Aspose.Cells for Java，都为Java开发者提供了多样的选择。选择正确的库对于优化应用性能、简化代码维护和提升用户体验至关重要。

本文将详细介绍这些主要的Java Excel处理库，比较它们的性能、易用性和功能特点，并通过实例说明它们在不同应用场景下的表现。无论您是Java新手还是经验丰富的开发者，本文都旨在帮助您根据具体需求选择合适的工具，以实现高效、可靠的Excel数据处理。

一、Apache POI

1、Apache POI 介绍

Apache POI 是一个极其强大的库，专为处理和生成Microsoft Office文档而设计，特别是Excel文档。它不仅支持旧版的.xls文件，也完美支持现代的.xlsx文件格式。这使得Apache POI成为处理企业级数据的首选库，无论是在数据分析、报表生成还是自动化办公环境中都有广泛的应用。

2、Apache POI 功能支持

读写Excel文件：可以创建新的或处理现有的Excel文件。
支持公式计算：自动计算和更新Excel中的公式。
格式设置：提供丰富的API来操作单元格的字体、颜色、大小等属性。
图表创建：支持在Excel中创建和修改各种类型的图表。
数据验证：确保数据输入的正确性，支持数据有效性的设置。

3、Apache POI 使用示例

① 格式设置示例

设置单元格样式，包括字体样式、背景色和边框：

import org.apache.poi.ss.usermodel.*;
import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFWorkbook;

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class StyleExample {
    public static void main(String[] args) {
        Workbook workbook = new XSSFWorkbook();
        Sheet sheet = workbook.createSheet("Styled Sheet");

        Row row = sheet.createRow(1);
        Cell cell = row.createCell(1);
        cell.setCellValue("Styled Cell");

        CellStyle style = workbook.createCellStyle();
        style.setFillForegroundColor(IndexedColors.YELLOW.getIndex());
        style.setFillPattern(FillPatternType.SOLID_FOREGROUND);

        Font font = workbook.createFont();
        font.setFontName("Arial");
        font.setFontHeightInPoints((short) 16);
        font.setBold(true);
        style.setFont(font);

        cell.setCellStyle(style);

        try (FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("StyledExcel.xlsx")) {
            workbook.write(outputStream);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

② 公式计算示例

在Excel文件中添加公式并计算它们：

import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFWorkbook;
import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFSheet;
import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFRow;
import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFCell;

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class FormulaExample {
    public static void main(String[] args) {
        XSSFWorkbook workbook = new XSSFWorkbook();
        XSSFSheet sheet = workbook.createSheet("Formula Sheet");

        XSSFRow row = sheet.createRow(0);
        XSSFCell cellA = row.createCell(0);
        cellA.setCellValue(10);

        XSSFCell cellB = row.createCell(1);
        cellB.setCellValue(20);

        XSSFCell cellC = row.createCell(2);
        cellC.setCellFormula("A1+B1");

        // 计算公式
        FormulaEvaluator evaluator = workbook.getCreationHelper().createFormulaEvaluator();
        evaluator.evaluateFormulaCell(cellC);

        try (FileOutputStream out = new FileOutputStream("FormulaExcel.xlsx")) {
            workbook.write(out);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

③ 创建图表

创建图表是Apache POI库中一个相对复杂但功能强大的特性，可以用来将数据可视化。下面是一个使用Apache POI在Excel文件中创建图表的示例代码。此例中我们将创建一个简单的柱状图，展示两组数据的对比。

import org.apache.poi.ss.usermodel.*;
import org.apache.poi.ss.util.CellRangeAddress;
import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFWorkbook;
import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFSheet;
import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFChart;
import org.openxmlformats.schemas.drawingml.x2006.chart.*;

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class ChartExample {
    public static void main(String[] args) {
        XSSFWorkbook workbook = new XSSFWorkbook();
        XSSFSheet sheet = workbook.createSheet("Chart Sheet");

        // 填充数据用于图表
        Row row;
        Cell cell;
        for (int rowIndex = 0; rowIndex < 5; rowIndex++) {
            row = sheet.createRow(rowIndex);
            cell = row.createCell(0);
            cell.setCellValue("Type " + (rowIndex + 1));
            cell = row.createCell(1);
            cell.setCellValue((rowIndex + 1) * (Math.random() * 10));
            cell = row.createCell(2);
            cell.setCellValue((rowIndex + 1) * (Math.random() * 10));
        }

        Drawing drawing = sheet.createDrawingPatriarch();
        ClientAnchor anchor = drawing.createAnchor(0, 0, 0, 0, 3, 0, 13, 20);

        XSSFChart chart = (XSSFChart) drawing.createChart(anchor);
        chart.setTitleText("Bar Chart Example");
        chart.setTitleOverlay(false);

        CTChart ctChart = chart.getCTChart();
        CTPlotArea ctPlotArea = ctChart.getPlotArea();

        CTBarChart ctBarChart = ctPlotArea.addNewBarChart();
        ctBarChart.addNewVaryColors().setVal(true);
        ctBarChart.addNewBarDir().setVal(STBarDir.COL);

        // 创建系列
        for (int i = 1; i <= 2; i++) {
            CTBarSer ctBarSer = ctBarChart.addNewSer();
            CTSerTx ctSerTx = ctBarSer.addNewTx();
            ctSerTx.addNewStrRef().setF("Chart Sheet!$" + (char) ('A' + i) + "$1");

            CTNumDataSource ctNumDataSource = ctBarSer.addNewVal();
            ctNumDataSource.addNewNumRef().setF("Chart Sheet!$" + (char) ('A' + i) + "$2:$" + (char) ('A' + i) + "$6");

            // 设置类别
            CTAxDataSource cttAxDataSource = ctBarSer.addNewCat();
            cttAxDataSource.addNewStrRef().setF("Chart Sheet!$A$2:$A$6");
        }

        // 创建图表轴
        CTCategoryAx ctCategoryAx = ctPlotArea.addNewCatAx();
        ctCategoryAx.addNewAxId().setVal(123456);
        ctCategoryAx.addNewCrossAx().setVal(123457);
        ctCategoryAx.addNewTickLblPos().setVal(STTickLblPos.NEXT_TO);

        CTValAx ctValAx = ctPlotArea.addNewValAx();
        ctValAx.addNewAxId().setVal(123457);
        ctValAx.addNewCrossAx().setVal(123456);
        ctValAx.addNewTickLblPos().setVal(STTickLblPos.NEXT_TO);

        // 保存文件
        try (FileOutputStream out = new FileOutputStream("ExcelChart.xlsx")) {
            workbook.write(out);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这个例子中，我们首先在Excel中创建一个表格，并填充了两组数据。然后，我们设置了图表的位置和大小，并初始化了一个柱状图。接着为每组数据创建一个系列，并将这些数据系列添加到图表中。最后，我们定义了图表的X轴和Y轴，并将文件保存到磁盘。

除了柱状图外，POI 还支持非常多的图表类型，我们可以根据实际开发中的需要来调整图表的种类、数据和样式。

二、JExcelAPI

1、JExcelAPI 介绍

JExcelAPI提供了一个简便的接口来处理.xls格式的Excel文件，是为那些不需处理复杂或大规模数据的应用场景设计的。这个库虽然功能不如Apache POI丰富，但在处理小型或中等复杂度的Excel文件时，它的轻量级特性确保了快速的执行效率和较低的资源消耗。

2、JExcelAPI 功能支持

读写Excel文件：可以创建新的Excel文件或修改现有的文件。
单元格格式设置：支持对字体、颜色、背景等单元格样式的简单设置。
基本的图表处理：虽然不支持复杂的图表，但可以进行基础的图表生成。

3、JExcelAPI 使用示例

① 单元格格式设置示例

在这个示例中，我们将设置单元格的字体和背景色：

import jxl.Workbook;
import jxl.write.*;
import jxl.write.biff.RowsExceededException;

import java.io.File;
import java.io.IOException;

public class FormatCells {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            WritableWorkbook workbook = Workbook.createWorkbook(new File("Formatted.xls"));
            WritableSheet sheet = workbook.createSheet("Formatted Sheet", 0);

            // 创建字体样式
            WritableFont font = new WritableFont(WritableFont.COURIER, 12, WritableFont.BOLD);
            font.setColour(Colour.BLUE);

            // 创建单元格格式
            WritableCellFormat format = new WritableCellFormat(font);
            format.setBackground(Colour.YELLOW);
            format.setBorder(Border.ALL, BorderLineStyle.THIN, Colour.BLACK);

            // 应用格式到单元格
            Label label = new Label(0, 0, "Formatted Cell", format);
            sheet.addCell(label);

            workbook.write();
            workbook.close();
        } catch (IOException | WriteException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

② 添加数据和基本图表处理

虽然JExcelAPI对图表的支持有限，但我们可以通过编程方式添加数据点，并通过外部工具或手动方式在Excel中创建图表。

import jxl.Workbook;
import jxl.write.*;

import java.io.File;
import java.io.IOException;

public class SimpleChartData {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            WritableWorkbook workbook = Workbook.createWorkbook(new File("ChartData.xls"));
            WritableSheet sheet = workbook.createSheet("Data", 0);

            // 添加数据列
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                Number number = new Number(0, i, (int) (Math.random() * 10));
                sheet.addCell(number);
            }

            workbook.write();
            workbook.close();
        } catch (IOException | WriteException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个示例中，我们简单地在一个列中填充了随机数字，用户可以在Excel中选择这些数据并手动创建图表，如柱状图或折线图。这种方法提供了一种间接的方式来利用JExcelAPI处理图表，尽管它不支持直接创建图表的功能。

这两个示例展示了如何利用JExcelAPI进行单元格格式设置和简单的数据处理，这对于小型项目或简单的自动化任务来说是足够的。

三、EasyExcel

1、EasyExcel 介绍

EasyExcel 是由阿里巴巴团队开发的一个高性能的Java库，用于处理大规模的Excel文件读写操作。这个库特别优化了对大数据量的处理，能够在消耗较少资源的情况下，实现快速的数据导入导出，这在处理数百万级别的数据行时显得尤为重要。EasyExcel 支持.xls和.xlsx格式，其简洁的API设计使得操作Excel文件变得异常简单和直观。

2、EasyExcel 功能支持

读写Excel文件：快速且内存占用低，适合处理大型文件。
大数据量导出：优化的算法支持快速导出大量数据至Excel，极大地减少了内存的使用。
基于注解的数据映射：通过注解方式，将Java对象映射到Excel的各个列，简化了代码的复杂度。
异步读写支持：支持异步操作，提高应用程序的响应性和性能。

3、EasyExcel 使用示例

① 异步写操作示例

此示例演示如何使用EasyExcel进行异步写操作，以提高处理效率：

import com.alibaba.excel.EasyExcel;
import com.alibaba.excel.write.builder.ExcelWriterBuilder;
import com.alibaba.excel.write.handler.WriteHandler;

import java.util.List;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class AsyncWriteExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
        String fileName = "asyncExample.xlsx";

        ExcelWriterBuilder writerBuilder = EasyExcel.write(fileName, Data.class);
        writerBuilder.sheet("Data")
                .doWriteAsync(() -> data(), executorService, new WriteHandler[] {});

        // 确保关闭线程池
        executorService.shutdown();
    }

    private static List<Data> data() {
        return Collections.singletonList(new Data("Async message with EasyExcel"));
    }

    public static class Data {
        @ExcelProperty("Message")
        private String message;

        public Data(String message) {
            this.message = message;
        }

        // Getters and Setters
    }
}

② 基于注解的数据映射

基于注解的数据映射是EasyExcel中一个非常强大的功能，它允许开发者将Java对象与Excel的列直接关联，从而简化数据的读写操作。这种方式通过在类属性上使用注解来指定与Excel列的对应关系，极大地提高了代码的可读性和维护性。

首先，我们定义一个Person类，用注解标记每个字段对应Excel中的列：

import com.alibaba.excel.annotation.ExcelIgnore;
import com.alibaba.excel.annotation.ExcelProperty;

public class Person {
    @ExcelProperty("Name")
    private String name;

    @ExcelProperty("Age")
    private Integer age;

    @ExcelProperty("Email")
    private String email;

    @ExcelIgnore
    private String password; // 这个字段不会被写入或读取

    // 构造函数、getters 和 setters
    public Person() {
    }

    public Person(String name, Integer age, String email) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.email = email;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }

    public String getEmail() {
        return email;
    }

    public void setEmail(String email) {
        this.email = email;
    }
}

接下来，使用EasyExcel的API将Person对象列表写入到Excel文件中：

import com.alibaba.excel.EasyExcel;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class WriteDataWithAnnotation {
    public static void main(String[] args) {
        List<Person> persons = Arrays.asList(
            new Person("Alice", 30, "alice@example.com"),
            new Person("Bob", 25, "bob@example.com")
        );
        String fileName = "Persons.xlsx";
        EasyExcel.write(fileName, Person.class).sheet("People").doWrite(persons);
    }
}

最后，展示如何读取Excel文件中的数据，将其映射回Person对象列表：

import com.alibaba.excel.EasyExcel;
import com.alibaba.excel.read.listener.PageReadListener;

public class ReadDataWithAnnotation {
    public static void main(String[] args) {
        String fileName = "Persons.xlsx";
        EasyExcel.read(fileName, Person.class, new PageReadListener<Person>(persons -> {
            for (Person person : persons) {
                System.out.println("Read: " + person.getName() + ", " + person.getAge() + ", " + person.getEmail());
            }
        })).sheet().doRead();
    }
}

这个示例完整地展示了如何使用EasyExcel的注解功能来实现Java对象和Excel数据之间的无缝映射。这种方法不仅减少了冗余代码，还提高了数据处理的准确性和开发效率。

四、Aspose.Cells for Java

1、Aspose.Cells 介绍

Aspose.Cells for Java 是一个全面且功能强大的商业级库，专为高效处理和操作复杂Excel文档设计。这个库不仅支持基本的读写操作，还包括高级功能如图表处理、数据转换、数据验证以及条件格式化等，使其成为金融、科研和企业数据管理等领域的理想选择。

2、Aspose.Cells 功能支持

读写Excel文件：能够创建和编辑多种格式的Excel文件，包括最新的.xlsx格式。
高级图表处理：支持创建和编辑各种复杂的图表类型，包括但不限于条形图、折线图、面积图、散点图等。
多种文件格式之间的转换：支持将Excel文档转换为PDF、HTML、图片等多种格式，适用于不同的展示和共享需求。
数据验证和条件格式化：提供强大的数据验证工具和灵活的条件格式化选项，以增强数据的准确性和视觉呈现。

3、Aspose.Cells 使用示例

① 创建并自定义图表

import com.aspose.cells.*;

public class ChartExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Workbook workbook = new Workbook();
            Worksheet sheet = workbook.getWorksheets().get(0);
            Cells cells = sheet.getCells();

            // 插入数据
            cells.get("A1").putValue("Month");
            cells.get("B1").putValue("Sales");
            cells.get("A2").putValue("January");
            cells.get("B2").putValue(500);
            cells.get("A3").putValue("February");
            cells.get("B3").putValue(600);

            // 添加图表
            int chartIndex = sheet.getCharts().add(ChartType.COLUMN, 5, 0, 15, 5);
            Chart chart = sheet.getCharts().get(chartIndex);
            chart.getNSeries().add("Sheet1!$B$2:$B$3", true);
            chart.getNSeries().setCategoryData("Sheet1!$A$2:$A$3");

            // 设置图表标题和其他属性
            chart.setTitle("Sales by Month");

            // 保存文件
            workbook.save("ChartExample.xlsx");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

② 实现数据验证

import com.aspose.cells.*;

public class DataValidationExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Workbook workbook = new Workbook();
            Worksheet sheet = workbook.getWorksheets().get(0);
            Cells cells = sheet.getCells();

            // 添加数据验证
            CellArea area = new CellArea();
            area.StartRow = 0;
            area.EndRow = 10;
            area.StartColumn = 0;
            area.EndColumn = 0;
            int index = sheet.getValidations().add(area);
            Validation validation = sheet.getValidations().get(index);
            validation.setType(ValidationType.WHOLE_NUMBER);
            validation.setOperator(OperatorType.BETWEEN);
            validation.setFormula1("1");
            validation.setFormula2("100");

            // 提示信息
            validation.setShowInput(true);
            validation.setShowError(true);
            validation.setErrorTitle("Invalid Input");
            validation.setErrorMessage("Please enter a valid integer between 1 and 100.");

            // 保存文件
            workbook.save("DataValidationExample.xlsx");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

③ 转换为PDF格式

利用Aspose.Cells将Excel文件转换为PDF格式，便于分享和打印：

import com.aspose.cells.*;

public class ExcelToPdf {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Workbook

 workbook = new Workbook("example.xlsx");
            
            // 设置PDF选项
            PdfSaveOptions options = new PdfSaveOptions();
            options.setOnePagePerSheet(true);
            
            // 保存为PDF
            workbook.save("output.pdf", options);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

五、SimpleXLSX

1、SimpleXLSX 介绍

SimpleXLSX 是专为那些需要基本Excel操作功能而设计的极简库。这个库的目标是提供一个轻量级的解决方案，使得在不需要复杂功能如图表、复杂格式或高级数据处理的情况下，用户能够快速高效地读写.xlsx文件。SimpleXLSX 特别适合在资源受限的环境中使用，或者当开发者需要快速开发并部署一个涉及基本Excel操作的功能时。

2、SimpleXLSX 功能支持

读写.xlsx文件：支持基本的Excel文件创建和编辑。
基本的单元格操作：允许用户进行单元格的读写，包括设置值和获取值。

3、SimpleXLSX 使用示例

① 读取Excel文件数据

import org.xlsx4j.sml.Cell;
import org.xlsx4j.sml.Row;
import org.xlsx4j.sml.Sheet;
import org.xlsx4j.sml.Workbook;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class ExcelReader {
    public static void main(String[] args) {
        try (FileInputStream in = new FileInputStream("example.xlsx")) {
            Workbook workbook = Workbook.read(in);
            Sheet sheet = workbook.getSheetAt(0);
            Row row = sheet.getRow(0);
            Cell cell = row.getCell(0);
            System.out.println("Cell value: " + cell.getStringCellValue());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这段代码首先通过FileInputStream打开一个现有的.xlsx文件，然后读取第一个工作表、第一行和第一列的单元格内容，并输出这个单元格的字符串值。

② 设置单元格格式

虽然SimpleXLSX主要面向简单操作，但它还提供了一些基础的单元格格式设置功能。

import org.xlsx4j.sml.Cell;
import org.xlsx4j.sml.CellStyle;
import org.xlsx4j.sml.Row;
import org.xlsx4j.sml.Sheet;
import org.xlsx4j.sml.Workbook;

public class FormatCell {
    public static void main(String[] args) {
        Workbook workbook = new Workbook();
        Sheet sheet = workbook.createSheet("Formatted");
        Row row = sheet.createRow(0);
        Cell cell = row.createCell(0);
        
        CellStyle style = workbook.createCellStyle();
        style.setFontHeightInPoints((short)14);
        style.setBold(true);
        cell.setCellStyle(style);
        
        cell.setCellValue("Formatted Text");

        try (FileOutputStream out = new FileOutputStream("FormattedExample.xlsx")) {
            workbook.write(out);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这个示例创建了一个新的工作表，并在第一行第一列的单元格中设置了粗体和字体大小。这展示了即便是一个简单的库，也能进行一些基本的单元格样式设置，以增强Excel文档的可读性。

以上示例说明了SimpleXLSX在进行基本操作时的实用性和效率，尤其适合那些寻求快速、不涉及复杂功能的Excel数据处理的应用场景。

六、几种库之间的比较

不同Excel处理库之间存在各自的优势和短板，我们需要在实际开发中根据具体需求进行权衡，如处理文件的大小、所需的功能支持以及预期的性能等级选择合适的Excel处理库。

以下是对比表格，展示了五种Excel处理库在不同功能支持方面的主要差异：

从表中我们清晰看到，每个库都有其特点和优势。因此，选择合适的库，可以显著提高开发效率和应用性能。

七、常用Excel处理库的比较总结

在处理Excel数据时，选择合适的库是至关重要的，因为它直接关系到开发效率、程序性能以及最终用户的体验。本文比较了五种常用的Excel处理库：Apache POI、JExcelAPI、EasyExcel、Aspose.Cells for Java以及SimpleXLSX，每种库都有其独特的功能和使用场景。

Apache POI 是功能最为强大的库之一，支持广泛的Excel格式和复杂的操作，如图表、公式和样式处理。它是处理复杂Excel文件的理想选择，尤其适合需要执行大量数据处理和报告生成的企业级应用。然而，其性能在处理极大数据集时可能会受到影响，因为它在内存中处理数据。

JExcelAPI 提供了更轻量级的解决方案，适用于简单的.xls文件处理。尽管它的功能比Apache POI简单，但在处理不需要复杂格式和图表的小型数据文件时，它的性能和资源消耗都很理想。

EasyExcel 是专为处理大数据量设计的，特别优化了数据读写的性能，使得在处理大型.xlsx文件时显著减少内存使用。其基于注解的数据映射和异步读写功能，为开发高效的数据导入导出功能提供了强大的支持，非常适合数据分析和数据迁移等场景。

Aspose.Cells for Java 是一个商业库，提供了包括高级图表、数据验证及文件格式转换等功能。它支持几乎所有Excel相关的高级功能，适合需要高度格式化输出和精确控制Excel文件的企业应用。

最后，SimpleXLSX 以其极简的操作和对.xlsx文件的基本支持，为需要快速处理Excel数据但不涉及复杂操作的应用提供了方案。虽然功能有限，但对于简单应用来说足够用，并且可以保持应用的轻量。

总结来说，每个库都有其优点和局限性，选择哪一个取决于具体的项目需求、预算以及预期的用户体验。企业应根据数据处理的复杂性、性能要求以及开发资源来选择最适合的Excel处理库。这种选择不仅会影响开发的速度和质量，还会直接影响维护成本和最终产品的稳定性，好的Excel处理库的选择可以显著提高开发效率和应用性能。

Damon小智