Spring Boot整合EasyExcel：实现大规模数据的并行导出与压缩下载

SpringBoot集成EasyExcel 3.x: 高效实现Excel数据的优雅导入与导出

一、描述

在 Spring Boot 应用中，整合 EasyExcel 实现并行导出数据并进行 Zip 压缩下载可以极大地提高数据处理效率和用户体验。以下是详细描述及结合代码的示例：

1、EasyExcel 简介

EasyExcel 是一个 Java 操作 Excel 的开源工具，它能以简单的方式读写大型 Excel 文件，并且性能高效、内存占用低。

2、并行导出的优势

在处理大量数据导出时，传统的单线程导出方式可能会非常耗时，导致用户等待时间过长。而并行导出可以充分利用多核处理器的优势，将数据分成多个部分同时进行处理，从而大大提高导出速度。

3、Zip 压缩下载的作用

当导出的数据量较大时，直接下载可能会导致网络传输缓慢或者出现问题。通过将导出的 Excel 文件进行 Zip 压缩，可以减小文件大小，提高下载速度，并且方便用户管理和存储。

二、案例

1、添加依赖

   <dependency>
       <groupId>com.alibaba</groupId>
       <artifactId>easyexcel</artifactId>
       <version>3.1.1</version>
   </dependency>

    <!-- 简化实体类的get，set操作 --> 
    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
        <version>1.16.20</version>
    </dependency>


    <!-- Commons IO（用于压缩文件操作） -->    
    <dependency>        
        <groupId>commons-io</groupId>        
        <artifactId>commons-io</artifactId>        
        <version>2.11.0</version>    
    </dependency>

2、准备数据模型

创建一个用于存储数据的实体类：

@Data
public class Order {
    
    private Long id;    
    private String productName;    
    private Integer quantity;    
    private BigDecimal price;    

}

3、使用 EasyExcel 导出 Excel 文件

定义了一个名为ExcelExportUtil 的工具类，其中包含一个静态方法writeToExcel。

这个方法的主要作用是将一个订单列表（List<Order>）中的数据写入到指定路径的 Excel 文件中。它使用了阿里巴巴的 EasyExcel 库来实现这个功能。

import com.alibaba.excel.EasyExcel;
import java.io.File;
import java.util.List;

public class ExcelExportUtil {
    public static void writeToExcel(List<Order> orders, String filePath) {
        try {
            // 使用 EasyExcel 进行 Excel 文件写入操作
            // 指定输出文件路径 filePath、数据类型 Order.class 和工作表名称 "订单数据"
            EasyExcel.write(filePath, Order.class)
                   .sheet("订单数据")
                   .doWrite(orders);
        } catch (Exception e) {
            // 如果在写入过程中出现异常，打印异常信息
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

4、实现并行导出逻辑

import java.util.List;

public interface ExportService {

    // 并行导出订单的方法
    void exportOrdersInParallel(List<List<Order>> ordersList, String outputDir);

}

实现ExportService接口，这段代码实现了并行导出订单的功能。它使用了 Java 的CompletableFuture和自定义的线程池来同时处理多个订单列表的导出任务

import java.util.List;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.stream.IntStream;

@Service
public class ExportServiceImpl implements ExportService{

    // 创建一个固定大小为 10 的线程池
    private final ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

    // 并行导出订单的方法
    public void exportOrdersInParallel(List<List<Order>> ordersList, String outputDir) {
        // 创建一个 CompletableFuture 数组来存储每个任务的 Future 对象
        CompletableFuture<Void>[] futures = new CompletableFuture[ordersList.size()];

        // 遍历订单列表，为每个子列表创建一个异步任务
        IntStream.range(0, ordersList.size()).forEach(index -> {
            List<Order> orders = ordersList.get(index);
            futures[index] = CompletableFuture.runAsync(() -> {
                // 生成文件名
                String fileName = "订单_" + Thread.currentThread().getId() + ".xlsx";
                try {
                    // 调用工具方法将订单写入 Excel 文件
                    ExcelExportUtil.writeOrdersToExcel(orders, outputDir + fileName);
                } catch (Exception e) {
                    // 如果出现异常，打印异常信息
                    e.printStackTrace();
                }
            }, executor);
        });

        // 等待所有任务完成
        CompletableFuture.allOf(futures).join();
    }
}

以下是对代码的简单解释：

1. 创建一个固定大小为 10 的线程池Executors，用于执行异步任务。

2. exportOrdersInParallel方法接受一个订单列表和输出目录作为参数。

3. 创建一个CompletableFuture<Void>[]数组来存储每个异步任务的 Future 对象。

4. 使用IntStream.range遍历订单列表的索引，为每个订单子列表创建一个异步任务。

5. 在异步任务中，生成文件名，然后尝试调用ExcelExportUtil.writeOrdersToExcel方法将订单写入 Excel 文件。如果出现异常，打印异常信息。

6. 最后，使用CompletableFuture.allOf等待所有异步任务完成。

请注意，这段代码假设存在一个Order类和一个ExcelExportUtil工具类，其中包含了将订单写入 Excel 文件的方法

5、压缩文件为 zip

完成 Excel 文件的导出后，我们需要将这些文件压缩成一个 zip 文件。

5.1 使用 ZipOutputStream

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.zip.ZipEntry;
import java.util.zip.ZipOutputStream;

public class ZipUtil {
    public static void zipFiles(String sourceDir, String zipFile) throws IOException {
        // 创建输出的 ZIP 文件流
        try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(zipFile);
             ZipOutputStream zipOut = new ZipOutputStream(fos)) {

            // 获取要压缩的源目录下的文件列表
            File fileToZip = new File(sourceDir);
            if (fileToZip.isDirectory()) {
                for (File file : fileToZip.listFiles()) {
                    if (file.isFile()) {
                        try (FileInputStream fis = new FileInputStream(file)) {
                            // 创建 ZIP 条目，表示要添加到 ZIP 文件中的文件
                            ZipEntry zipEntry = new ZipEntry(file.getName());
                            zipOut.putNextEntry(zipEntry);

                            byte[] bytes = new byte[1024];
                            int length;
                            // 循环读取文件内容并写入 ZIP 文件
                            while ((length = fis.read(bytes)) >= 0) {
                                zipOut.write(bytes, 0, length);
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

以下是对代码的详细解释：

1. zipFiles方法接受两个参数：sourceDir表示要压缩的源目录路径，zipFile表示输出的 ZIP 文件路径。

2. 在方法内部，首先创建了一个FileOutputStream和一个ZipOutputStream，用于写入 ZIP 文件。

3. 然后获取源目录下的文件列表。如果源目录是一个文件夹，则遍历其中的文件。

4. 对于每个文件，创建一个FileInputStream来读取文件内容。

5. 创建一个ZipEntry，表示要添加到 ZIP 文件中的文件条目，条目名称为文件的名称。

6. 将ZipEntry添加到ZipOutputStream中。

7. 使用一个循环，每次读取 1024 字节的数据，并将其写入到 ZIP 文件中。

8. 最后，关闭所有的输入流和输出流。

请注意，这段代码假设源目录中只包含文件，不包含子文件夹。如果需要递归压缩子文件夹中的文件，可以对代码进行进一步的扩展

6. 实现下载功能

在 Spring Boot 中，可以通过 HTTP 响应的形式将生成的 zip 文件提供给前端下载。

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import org.springframework.core.io.InputStreamResource;
import org.springframework.http.HttpHeaders;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class FileDownloadController {
    @GetMapping("/downloadZip")
    public ResponseEntity<InputStreamResource> downloadZip() throws IOException {
        // 定义源目录路径，这里假设是 /tmp/excel_files
        String sourceDir = "/tmp/excel_files";
        // 定义生成的 ZIP 文件路径，这里假设是 /tmp/orders.zip
        String zipFilePath = "/tmp/orders.zip";

        try {
            // 调用 ZipUtil 类的方法来压缩源目录中的文件到指定的 ZIP 文件
            ZipUtil.zipFiles(sourceDir, zipFilePath);

            // 创建一个 File 对象表示要下载的 ZIP 文件
            File file = new File(zipFilePath);

            // 创建一个 InputStreamResource 对象，从文件输入流中读取数据
            InputStreamResource resource = new InputStreamResource(new FileInputStream(file));

            // 设置 HTTP 响应头信息
            HttpHeaders headers = new HttpHeaders();
            // 设置内容处置头，指示浏览器下载文件，并指定文件名
            headers.add(HttpHeaders.CONTENT_DISPOSITION, "attachment;filename=" + file.getName());
            // 设置内容类型为 application/octet-stream，表示二进制数据
            headers.setContentType(MediaType.APPLICATION_OCTET_STREAM);
            // 设置内容长度，以便浏览器正确显示下载进度
            headers.setContentLength(file.length());

            // 返回一个包含 InputStreamResource 的 ResponseEntity 对象，
            // 表示成功的 HTTP 响应，包含要下载的文件数据和设置好的响应头
            return ResponseEntity.ok()
                   .headers(headers)
                   .body(resource);
        } catch (IOException e) {
            // 如果在压缩文件或读取文件过程中出现 IOException，返回内部服务器错误响应
            return ResponseEntity.status(500).build();
        } finally {
            // 在方法结束时，无论是否发生异常，尝试删除生成的 ZIP 文件
            File zipFile = new File(zipFilePath);
            if (zipFile.exists()) {
                zipFile.delete();
            }
        }
    }
}

7. 完整的业务流程

1. 数据分批处理：假设我们需要导出上百万条订单数据，为了高效管理和处理，首先需要根据用户ID、订单日期或其他相关条件将庞大的数据集进行分片。每片数据将被独立处理并导出到不同的 Excel 文件中，这样可以有效减少单次处理的数据量，避免内存溢出等问题。

2. 并行处理 ：为了进一步提升导出效率，我们可以利用 Java 的 CompletableFuture 框架来并行处理各个数据片段。通过为每个数据片段分配一个独立的导出任务，并让这些任务在多个线程上同时执行，可以确保多个 Excel 文件能够同时生成，从而显著加快整体处理速度。

3. 文件压缩 ：在所有 Excel 文件成功生成后，我们需要将这些文件整合到一个压缩包中以便于传输和存储。这时，可以使用 ZipOutputStream 类来创建一个 zip 文件，并将所有生成的 Excel 文件逐一添加到这个 zip 文件中进行压缩。这样做不仅可以减少文件占用的空间，还能提高文件传输的效率。

4. 提供下载：为了让用户能够方便地获取压缩后的数据包，我们需要在前端提供一个下载链接。当用户点击该链接时，服务器会将压缩包发送给用户的浏览器进行下载。为了确保下载过程的安全性和可靠性，可以采用 HTTPS 协议进行数据传输，并对下载链接进行时效性验证和权限控制。

三、总结

本文介绍了使用Spring Boot和EasyExcel实现大规模数据高效导出的方法，通过数据分批处理、并行处理和文件压缩等技术手段，提升了导出效率并优化了用户体验，特别适用于需要处理大量数据的企业系统。