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用POI来读取/写入完整的Excel文件
发布:    2010-03-20     返回

一、Excel基础

  

  Microsoft Excel 97文件格式也被称为BIFF8,最近版本的Excel只对该格式作了少量的改动。增加对新格式的支持除了增加项目的复杂性之外,唯一的效果也许只是不得不使每个用户升级代码,没有什么实际的好处。

  

  因此,在下文说明中,凡是提到Excel 97格式的地方其实都是指Excel从97到XP的格式。

  二、HSSF概况

  

  POI项目实现的Excel 97文件格式称为HSSF??也许你已经猜到,HSSF是Horrible SpreadSheet Format的缩写,也即“讨厌的电子表格格式”(微软使某些原本简单的事情过分复杂,同时又过分简单地处理了某些原本需要灵活性的事情,让人不胜佩服!)

  

  也许HSSF的名字有点滑稽,就本质而言它是一个非常严肃、正规的API。通过HSSF,你可以用纯Java代码来读取、写入、修改Excel文件。

  

  前面一篇文章提到了POIFS,那么HSSF和POIFS又有什么关系呢?就象其他POI的API一样,HSSF建立在POIFS的基础上,因此在HSSF内的有些代码和前文的某些代码很相似。不过,当我们编写基于HSSF API的代码时,一般不需要了解POIFS API的细节。

  

  HSSF为读取操作提供了两类API:usermodel和eventusermodel,即“用户模型”和“事件-用户模型”。前者很好理解,后者比较抽象,但操作效率要高得多。usermodel主要有org.apache.poi.hssf.usermodel和org.apache.poi.hssf.eventusermodel包实现(在HSSF的早期版本中,org.apache.poi.hssf.eventusermodel属于eventmodel包)。

  

  usermodel包把Excel文件映射成我们熟悉的结构,诸如Workbook、Sheet、Row、Cell等,它把整个结构以一组对象的形式保存在内存之中。eventusermodel要求用户熟悉文件格式的底层结构,它的操作风格类似于XML的SAX API和AWT的事件模型(这就是eventusermodel名称的起源),要掌握窍门才能用好。

  

  另外,eventusermodel的API只提供读取文件的功能,也就是说不能用这个API来修改文件。

  

  三、通过usermodel读取文件

  

  用HSSF的usermodel读取文件很简单。首先创建一个InputStream,然后创建一个HSSFWorkbook:

  

  InputStream myxls = new FileInputStream("workbook.xls"));

  HSSFWorkbook wb   = new HSSFWorkbook(myxls);

  

  有了HSSFWorkbook实例,接下来就可以提取工作表、工作表的行和列,例如:

  

  HSSFSheet sheet = wb.getSheetAt(0);    // 第一个工作表

  HSSFRow row   = sheet.getRow(2);    // 第三行

  HSSFCell cell  = row.getCell((short)3); // 第四个单元格

  

  上面这段代码提取出第一个工作表第三行第四单元格。利用单元格对象可以获得它的值,提取单元格的值时请注意它的类型:

  

  if (cell.getCellType() == HSSFCell.CELL_TYPE_STRING) {

  ("单元格是字符串,值是: " + cell.getStringCellValue());

  } else if (cell.getCellType() == HSSFCell.CELL_TYPE_NUMERIC) {

  ("单元格是数字,值是: " + cell.getCellValue());

  } else () {

  ("单元格的值不是字符串或数值。");

  }

  

  如果搞错了数据类型,程序将遇到异常。特别地,用HSSF处理日期数据要小心。Excel内部以数值的形式保存日期数据,区别日期数据的唯一办法是通过单元格的格式(如果你曾经在Excel中设置过日期格式,应该明白这是什么意思)。

  

  因此,对于包含日期数据的单元格,cell.getCellType()将返回HSSFCell.CELL_TYPE_NUMERIC,不过利用工具函数HSSFDateUtil.isCellDateFormatted(cell)可以判断出单元格的值是否为日期。isCellDateFormatted函数通过比较单元格的日期和Excel的内置日期格式得出结论??可以想象,按照这种判断方法,很多时候isCellDateFormatted函数会返回否定的结论,存在一定的误判可能。

  

  本文附录包含了一个在Servlet环境中利用HSSF创建和返回Excel工作簿的实例。

  

  四、通过usermodel写入文件

  

  写入XLS文件比读取XLS文件还要简单。创建一个HSSFWorkbook实例,然后在适当的时候创建一个把文件写入磁盘的OutputStream,但延迟到处理结束时创建OutputStream也可以:

  

  HSSFWorkbook wb = new HSSFWorkbook();

  FileOutputStream fileOut

  = new FileOutputStream("workbook.xls");

  wb.write(fileOut);

  fileOut.close();

  

  创建工作表及其内容必须从相应的父对象出发,例如:

  

  HSSFSheet sheet = wb.createSheet();

  HSSFRow row   = sheet.createRow((short)0);

  HSSFCell cell  = row.createCell((short)0);

  cell.setCellValue(1);

  row.createCell((short)1).setCellValue(1.2);

  row.createCell((short)2).setCellValue("一个字符串");

  row.createCell((short)3).setCellValue(true);

  

  如果要设置单元格的样式,首先要创建一个样式对象,然后把它指定给一个单元格??或者把它指定给多个具有相同样式的单元格,例如,如果Excel表格中有一个摘要行,摘要行的数据必须是粗体、斜体,你可以创建一个summaryRowStyle样式对象,然后把这个样式指定给所有摘要行上的单元格。

  

  注意,CellFormat和CellStyle对象是工作簿对象的成员,单元格对象只是引用它们。

  ...

  HSSFCellStyle style = workbook.createCellStyle();

  style.setDataFormat

  (HSSFDataFormat.getBuiltinFormat("($#,##0_);[Red]($#,##0)"));

  style.setFillBackgroundColor(HSSFColor.AQUA.index);

  style.s etFillPattern(HSSFCellStyle.BIG_SPOTS);

  ...

  someCell.setCellStyle(style);

  someOtherCell.setCellStyle(style);

  

  版本较新的HSSF允许使用数量有限的Excel公式。这一功能目前还是“Beta级质量”,正式使用之前务必仔细测试。指定公式的方式类如:someCell.setCellFormula(SUM(A1:A2:);。

  

  当前,公式中已经可以调用所有内建的函数或操作符,但逻辑操作符和函数(例如IF函数)除外,这部分功能目前还在开发之中。

  五、通过eventusermodel读取文件

  

  通过eventusermodel读取文件要比使用usermodel复杂得多,但效率也要高不少,因为它要求应用程序一边读取数据,一边处理数据。

  

  eventusermodel实际上模拟了DOM环境下SAX处理XML文档的办法,应用程序首先要注册期望处理的数据,eventusermodel将在遇到匹配的数据结构时回调应用程序注册的方法。使用eventusermodel最大的困难在于你必须熟悉Excel工作簿的内部结构。

  

  在HSSF中,低层次的二进制结构称为记录(Record)。记录有不同的类型,每一种类型由org.apache.poi.hssf.record包中的一个Java类描述。例如,BOFRecord记录表示Workbook或Sheet区域的开始,RowRecord表示有一个行存在并保存其样式信息。

  

  所有具有CellValueRecordInterface接口的记录表示Excel的单元格,包括NumericRecord、LabelSSTRecord和FormulaRecord(还有其他一些,其中部分已被弃置不用,部分用于优化处理,但一般而言,HSSF可以转换它们)。

  

  下面是一个注册事件处理句柄的例子:

  

  private EventRecordFactory factory = new EventRecordFactory();

  factory.registerListener(new ERFListener() {

  public boolean processRecord(Record rec) {

  (got BOF Record);

  return true;

  }

  }, new short[] {BOFRecord.sid});

  factory.processRecords(someInputStream);

六、HSSF电子表格结构

  

  如前所述,HSSF建立在POIFS的基础上。具体地说,Excel 97+文件是OLE 2复合文档( OLE 2 Compound Document),底层的OLE 2复合文档保存了一个总是命名为Workbook(Excel 95除外,HSSF不支持Excel 95)的流。

  

  然而,宏和图片并不保存在Workbook流,它们有自己独立的流,有时甚至会放到OLE 2 CDF文件之内的另一个目录。理想情况下,宏也应该被保留,不过目前POI项目中还没有合适的API来处理宏。

  

  每一个流之内是一组记录,一个记录其实就是一个字节数组,可分为记录头、记录体两部分。记录头指明了记录的类型(也即ID)以及后继数据的长度,记录体被分割成多个字段(Field),字段包含数值数据(包括对其他记录的引用)、字符数据或标记。

  

  Excel工作簿的顶级结构:

  

  Bla.xls {

  OLE2CDF headers

  "Workbook" stream {

  Workbook {

  Static String Table Record..

  Sheet names… and pointers

  }

  Sheet {

  ROW

  ROW

  …

  NUMBER RECORD (cell)

  LABELSST Record (cell)

  …

  }

  Sheet

  }

  }

  … images, macros, etc.

  Document Summary

  Summary

  

  七、通过HPSF读取文档属性

  

  在Microsoft Word、Excel、PowerPoint等软件中,用户可以通过“文件”→“属性”菜单给文档添加附加信息,包括文档的标题、主题、摘要、类别、关键词等,同时应用软件本身还会加入最后访问的用户、最后访问和修改/打印的日期时间等信息。

  

  文档的属性和正文是分开保存的。如前所述,OLE 2 CDF文件内部就象是一个容器,里面包含许多类似目录和文件的结构,而POIFS就是用来访问其中的文件的工具。这些文件也称为流,文档的属性就保存在POIFS文件系统中专用的流里面。

  

  以一个Word文档为例:虽然在资源管理器中你只看到一个叫做MyFile.doc的文档,其实在这个文档的内部,又包含了一个WordDocument、一个SummaryInformation和一个DocumentSummaryInformation文档;通常还会有其他的文档,这里暂且不管。

  

  你能够猜出这些文档(流)分别包含什么内容吗?不错,WordDocument包含了你在Word里面编辑的文本,文档的属性保存在SummaryInformation和DocumentSummaryInformation流里面。也许将所有属性保存在单个文档里面看起来太简单了,所以Microsoft决心要使用两个流,为了使事情更复杂一点,这两个流的名字前面还加上了八进制的\005字符??这是一个不可打印的字符,因此前面就把它省略了。

  

  Microsoft定义的标准属性有一个好处,它们并不在乎主文档到底是什么类型??不管是Word文档、Excel工作簿还是PowerPoint幻灯。只要你知道如何读取Excel文档的属性,就知道了如何读取其他文档的属性。

  

  读取文档属性其实并不复杂,因为Java程序可以利用POI项目的HPSF包。HPSF是 Horrible Property Set Format的缩写,译成中文就是“讨厌的属性集格式”。HPSF包是POI项目实现的读取属性工具,目前还不支持属性写入。

  

  对于读取Microsoft定义的标准属性,通过HPSF提供的API可以很方便地办到;但如果要读取任意属性集就要用到更一般化的API,可以想象它要比读取标准属性的API复杂不少。本文只介绍读取标准属性的简单API,因为对大多数应用程序来说这已经完全足够了。

  

  下面就是一个读取OLE 2 CDF文档的标题(title)属性的Java程序:

  

  import java.io.*;

  import org.apache.poi.hpsf.*;

  import org.apache.poi.poifs.eventfilesystem.*;

  

  /**

  * 读取OLE 2文档标题的示例程序,

  * 在命令行参数中指定文档的文件名字。

  */

  

  public class ReadTitle

  {

  public static void m ain(String[] args) throws IOException

  {

  final String filename = args[0];

  POIFSReader r     = new POIFSReader();

  r.registerListener(new MyPOIFSReaderListener(),

  "\005SummaryInformation");

  r.read(new FileInputStream(filename));

  }

  

  static class MyPOIFSReaderListener

  implements POIFSReaderListener

  {

  public void processPOIFSReaderEvent(POIFSReaderEvent event)

  {

  SummaryInformation si = null;

  try

  {

  si = (SummaryInformation)

  PropertySetFactory.create(event.getStream());

  }

  catch (Exception ex)

  {

  throw new RuntimeException

  ("属性集流\"" + event.getPath() +

  event.getName() + "\": " + ex);

  }

  

  final String title = si.getTitle();

  

  if (title != null)

  System.out.println("标题: \"" + title + "\"");

  else

  System.out.println("该文档没有标题.");

  }

  }

  }

 

  main()方法利用POIFS的事件系统从命令行指定的OLE 2文档读取名为\005SummaryInformation的流,当POIFSReader 遇到这个流时,它把控制传递给MyPOIFSReaderListener的processPOIFSReaderEvent()方法。

 

  

  processPOIFSReaderEvent()到底有什么用呢?它通过参数获得一个输入流,该输入流包含了文档标题等属性。为了访问文档的属性,我们从输入流创建一个PropertySet实例,如下所示:

  

  si = (SummaryInformation) PropertySetFactory.create(event.getStream());

  

  这个语句其实包含三个步骤的操作:

  

  ◆ event.getStream()从POIFSReader传入的POIFSReaderEvent获得输入流。

  

  ◆ 以刚才获得的输入流为参数,调用PropertySetFactory的静态方法create()。正如其名字所暗示的,PropertySetFactory是一个工厂类,它有一台“机器”能够把一个输入流转换成一个PropertySet实例,这台机器就是create()方法。

  

  ◆ 把create()方法返回的PropertySet定型(cast)成为SummaryInformation。PropertySet提供了按照一般办法读取属性集的各种机制,SummaryInformation是PropertySet的子类,即SummaryInformation类在PropertySet类的基础上增加了操作Microsoft标准属性的便捷方法。

  

  在这个处理过程中,可能引起错误的因素很多,因此我们把这部分内容放入了一个try块,不过这个示例程序只按照最简单的方式处理了异常,在实际应用中,最好能够对可能出现的不同异常类型分别处理。

  

  除了一般的I/O异常之外,还有可能遇到HPSF特有的异常,例如,如果输入流不包含属性集或属性集非法,就会抛出NoPropertySetStreamException异常。

  

  有一种错误不太常见,但也不是绝无可能\005SummaryInformation包含一个合法的属性集,但不是摘要信息属性集。如果出现这种情况,则定型成SummaryInformation操作会失败,引发ClassCastException异常。

  

  获得SummaryInformation实例之后,剩下的事情就很简单了,只要调用getTitle()方法,然后输出结果。

  

  除了getTitle()之外,SummaryInformation还包含其他一些便捷方法,例如getApplicationName()、getAuthor()、getCharCount()、和getCreateDateTime()等。HPSF的JavaDoc文档详细说明了所有这些方法。

  

  八、文档摘要信息

  

  遗憾的是,并非所有的属性都保存在摘要信息属性集之中。许多(但不是全部)OLE 2文件还有另一个属性集,称为“文档摘要信息”,对应的流是\005DocumentSummaryInformation。这个属性集保存的属性包括文档的类别、PowerPoint幻灯的多媒体剪辑数量,等等。

  

  要访问文档摘要信息属性集,程序的处理过程也和上例相似,只是注册的目标应该改成\005DocumentSummaryInformation有时,你可能想要同时注册到摘要信息和文档摘要信息这两个流。其余的处理方式和前面的例子差不多,你应该把包含文档摘要信息的流传递给PropertySetFactory.create(),但这次工厂方法将返回一个DocumentSummaryInformation对象(而不是前面例子中的SummaryInformation对象)。

  

  如果同时注册到了两个流,注意检查返回值的具体类型,或者使用Java的instanceof操作符,或者使用专用的isSummaryInformation()和isDocumentSummaryInformation()方法。记住,create()方法返回的总是一个PropertySet对象,因此你总是可以对create()返回对象调用isSummaryInformation()和isDocumentSummaryInformation()方法,PropertySet类之所以要提供这两个方法,是因为属性集可能是自定义的。

  

  如果你想要处理自定义的属性集,或者要从标准的属性集读取用户定义的属性,必须使用一个更一般化的API,前面已经提到,这个API要复杂得多,本文不再讨论,请参见HPSF的HOW-TO文档和POI的文档。

  

  结束语:本文探讨了HSSF的应用以及如何输出到Excel文件,另外还涉及了HPSF以及如何读取属性集文档摘要信息。POI是一个功能非常强大的项目,许多主题本文尚未涉及,例如如何用HSSF Serializer将XML文档转换成Excel格式等,这一切仍有待您去研究了。

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