POI读取文件的最佳实践

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POI是 Apache 旗下一款读写微软家文档声名显赫的类库。应该很多人在做报表的导出,或者创建 word 文档以及读取之类的都是用过 POI。POI 也的确对于这些操作带来很大的便利性。我最近做的一个工具就是读取计算机中的 word 以及 excel 文件。下面我就两方面讲解以下遇到的一些坑:

word 篇

对于 word 文件,我需要的就是提取文件中正文的文字。所以可以创建一个方法来读取 doc 或者 docx 文件:

    private static String readDoc(String filePath, InputStream is) {
        String text= "";
        try {
            if (filePath.endsWith("doc")) {
                WordExtractor ex = new WordExtractor(is);
                text = ex.getText();
                ex.close();
                is.close();
            } else if(filePath.endsWith("docx")) {
                XWPFDocument doc = new XWPFDocument(is);
                XWPFWordExtractor extractor = new XWPFWordExtractor(doc);
                text = extractor.getText();
                extractor.close();
                is.close();
            }
        } catch (Exception e) {
            logger.error(filePath, e);
        } finally {
            if (is != null) {
                is.close();
            }
        }
        return text;
    }

理论上来说,这段代码应该对于读取大多数 doc 或者 docx 文件都是有效的。但是!!!!我发现了一个奇怪的问题,就是我的代码在读取某些 doc 文件的时候,经常会给出这样的一个异常:

org.apache.poi.poifs.filesystem.OfficeXmlFileException: The supplied data appears to be in the Office 2007+ XML. You are calling the part of POI that deals with OLE2 Office Documents.

这个异常的意思是什么呢,通俗的来讲,就是你打开的文件并不是一个 doc 文件,你应该使用读取 docx 的方法去读取。但是我们明明打开的就是一个后缀是 doc 的文件啊!

其实 doc 和 docx 的本质不同的,doc 是 OLE2 类型,而 docx 而是 OOXML 类型。如果你用压缩文件打开一个 docx 文件,你会发现一些文件夹:

clipboard.png

本质上 docx 文件就是一个 zip 文件,里面包含了一些 xml 文件。所以,一些 docx 文件虽然大小不大,但是其内部的 xml 文件确实比较大的,这也是为什么在读取某些看起来不是很大的 docx 文件的时候却耗费了大量的内存。

然后我使用压缩文件打开这个 doc 文件,果不其然,其内部正是如上图,所以本质上我们可以认为它是一个 docx 文件。可能是因为它是以某种兼容模式保存从而导致如此坑爹的问题。所以,现在我们根据后缀名来判断一个文件是 doc 或者 docx 就是不可靠的了。

老实说,我觉得这应该不是一个很少见的问题。但是我在谷歌上并没有找到任何关于此的信息。how to know whether a file is .docx or .doc format from Apache POI 这个例子是通过 ZipInputStream 来判断文件是否是 docx 文件:

boolean isZip = new ZipInputStream( fileStream ).getNextEntry() != null;

但我并不觉得这是一个很好的方法,因为我得去构建一个ZipInpuStream,这很显然不好。另外,这个操作貌似会影响到 InputStream,所以你在读取正常的 doc 文件会有问题。或者你使用 File 对象去判断是否是一个 zip 文件。但这也不是一个好方法,因为我还需要在压缩文件中读取 doc 或者 docx 文件,所以我的输入必须是 Inputstream,所以这个选项也是不可以的。 我在 stackoverflow 上和一帮老外扯了大半天,有时候我真的很怀疑这帮老外的理解能力,不过最终还是有一个大佬给出了一个让我欣喜若狂的解决方案,FileMagic。这个是一个 POI 3.17新增加的一个特性:

public enum FileMagic {
    /** OLE2 / BIFF8+ stream used for Office 97 and higher documents */
    OLE2(HeaderBlockConstants._signature),
    /** OOXML / ZIP stream */
    OOXML(OOXML_FILE_HEADER),
    /** XML file */
    XML(RAW_XML_FILE_HEADER),
    /** BIFF2 raw stream - for Excel 2 */
    BIFF2(new byte[]{
            0x09, 0x00, // sid=0x0009
            0x04, 0x00, // size=0x0004
            0x00, 0x00, // unused
            0x70, 0x00  // 0x70 = multiple values
    }),
    /** BIFF3 raw stream - for Excel 3 */
    BIFF3(new byte[]{
            0x09, 0x02, // sid=0x0209
            0x06, 0x00, // size=0x0006
            0x00, 0x00, // unused
            0x70, 0x00  // 0x70 = multiple values
    }),
    /** BIFF4 raw stream - for Excel 4 */
    BIFF4(new byte[]{
            0x09, 0x04, // sid=0x0409
            0x06, 0x00, // size=0x0006
            0x00, 0x00, // unused
            0x70, 0x00  // 0x70 = multiple values
    },new byte[]{
            0x09, 0x04, // sid=0x0409
            0x06, 0x00, // size=0x0006
            0x00, 0x00, // unused
            0x00, 0x01
    }),
    /** Old MS Write raw stream */
    MSWRITE(
            new byte[]{0x31, (byte)0xbe, 0x00, 0x00 },
            new byte[]{0x32, (byte)0xbe, 0x00, 0x00 }),
    /** RTF document */
    RTF("{\\rtf"),
    /** PDF document */
    PDF("%PDF"),
    // keep UNKNOWN always as last enum!
    /** UNKNOWN magic */
    UNKNOWN(new byte[0]);

    final byte[][] magic;

    FileMagic(long magic) {
        this.magic = new byte[1][8];
        LittleEndian.putLong(this.magic[0], 0, magic);
    }

    FileMagic(byte[]... magic) {
        this.magic = magic;
    }

    FileMagic(String magic) {
        this(magic.getBytes(LocaleUtil.CHARSET_1252));
    }

    public static FileMagic valueOf(byte[] magic) {
        for (FileMagic fm : values()) {
            int i=0;
            boolean found = true;
            for (byte[] ma : fm.magic) {
                for (byte m : ma) {
                    byte d = magic[i++];
                    if (!(d == m || (m == 0x70 && (d == 0x10 || d == 0x20 || d == 0x40)))) {
                        found = false;
                        break;
                    }
                }
                if (found) {
                    return fm;
                }
            }
        }
        return UNKNOWN;
    }

    /**
     * Get the file magic of the supplied InputStream (which MUST
     *  support mark and reset).<p>
     *
     * If unsure if your InputStream does support mark / reset,
     *  use {@link #prepareToCheckMagic(InputStream)} to wrap it and make
     *  sure to always use that, and not the original!<p>
     *
     * Even if this method returns {@link FileMagic#UNKNOWN} it could potentially mean,
     *  that the ZIP stream has leading junk bytes
     *
     * @param inp An InputStream which supports either mark/reset
     */
    public static FileMagic valueOf(InputStream inp) throws IOException {
        if (!inp.markSupported()) {
            throw new IOException("getFileMagic() only operates on streams which support mark(int)");
        }

        // Grab the first 8 bytes
        byte[] data = IOUtils.peekFirst8Bytes(inp);

        return FileMagic.valueOf(data);
    }


    /**
     * Checks if an {@link InputStream} can be reseted (i.e. used for checking the header magic) and wraps it if not
     *
     * @param stream stream to be checked for wrapping
     * @return a mark enabled stream
     */
    public static InputStream prepareToCheckMagic(InputStream stream) {
        if (stream.markSupported()) {
            return stream;
        }
        // we used to process the data via a PushbackInputStream, but user code could provide a too small one
        // so we use a BufferedInputStream instead now
        return new BufferedInputStream(stream);
    }
}

在这给出主要的代码,其主要就是根据 InputStream 前 8 个字节来判断文件的类型,毫无以为这就是最优雅的解决方式。一开始,其实我也是在想对于压缩文件的前几个字节似乎是由不同的定义的,magicmumber。因为 FileMagic 的依赖和3.16 版本是兼容的,所以我只需要加入这个类就可以了,因此我们现在读取 word 文件的正确做法是:

    private static String readDoc (String filePath, InputStream is) {
        String text= "";
        is = FileMagic.prepareToCheckMagic(is);
        try {
            if (FileMagic.valueOf(is) == FileMagic.OLE2) {
                WordExtractor ex = new WordExtractor(is);
                text = ex.getText();
                ex.close();
            } else if(FileMagic.valueOf(is) == FileMagic.OOXML) {
                XWPFDocument doc = new XWPFDocument(is);
                XWPFWordExtractor extractor = new XWPFWordExtractor(doc);
                text = extractor.getText();
                extractor.close();
            }
        } catch (Exception e) {
            logger.error("for file " + filePath, e);
        } finally {
            if (is != null) {
                is.close();
            }
        }
        return text;
    }

excel 篇

对于 excel 篇,我也就不去找之前的方案和现在的方案的对比了。就给出我现在的最佳做法了:

    @SuppressWarnings("deprecation" )
    private static String readExcel(String filePath, InputStream inp) throws Exception {
        Workbook wb;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        try {
            if (filePath.endsWith(".xls")) {
                wb = new HSSFWorkbook(inp);
            } else {
                wb = StreamingReader.builder()
                        .rowCacheSize(1000)    // number of rows to keep in memory (defaults to 10)
                        .bufferSize(4096)     // buffer size to use when reading InputStream to file (defaults to 1024)
                        .open(inp);            // InputStream or File for XLSX file (required)
            }
            sb = readSheet(wb, sb, filePath.endsWith(".xls"));
            wb.close();
        } catch (OLE2NotOfficeXmlFileException e) {
            logger.error(filePath, e);
        } finally {
            if (inp != null) {
                inp.close();
            }
        }
        return sb.toString();
    }

    private static String readExcelByFile(String filepath, File file) {
        Workbook wb;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        try {
            if (filepath.endsWith(".xls")) {
                wb = WorkbookFactory.create(file);
            } else {
                wb = StreamingReader.builder()
                        .rowCacheSize(1000)    // number of rows to keep in memory (defaults to 10)
                        .bufferSize(4096)     // buffer size to use when reading InputStream to file (defaults to 1024)
                        .open(file);            // InputStream or File for XLSX file (required)
            }
            sb = readSheet(wb, sb, filepath.endsWith(".xls"));
            wb.close();
        } catch (Exception e) {
            logger.error(filepath, e);
        }
        return sb.toString();
    }

    private static StringBuilder readSheet(Workbook wb, StringBuilder sb, boolean isXls) throws Exception {
        for (Sheet sheet: wb) {
            for (Row r: sheet) {
                for (Cell cell: r) {
                    if (cell.getCellType() == Cell.CELL_TYPE_STRING) {
                        sb.append(cell.getStringCellValue());
                        sb.append(" ");
                    } else if (cell.getCellType() == Cell.CELL_TYPE_NUMERIC) {
                        if (isXls) {
                            DataFormatter formatter = new DataFormatter();
                            sb.append(formatter.formatCellValue(cell));
                        } else {
                            sb.append(cell.getStringCellValue());
                        }
                        sb.append(" ");
                    }
                }
            }
        }
        return sb;
    }

其实,对于 excel 读取,我的工具面临的最大问题就是内存溢出。经常在读取某些特别大的 excel 文件的时候都会带来一个内存溢出的问题。后来我终于找到一个优秀的工具 excel-streaming-reader,它可以流式的读取 xlsx 文件,将一些特别大的文件拆分成小的文件去读。

另外一个做的优化就是,对于可以使用 File 对象的场景下,我是去使用 File 对象去读取文件而不是使用 InputStream 去读取,因为使用 InputStream 需要把它全部加载到内存中,所以这样是非常占用内存的。

最后,我的一点小技巧就是使用 cell.getCellType 去减少一些数据量,因为我只需要获取一些文字以及数字的字符串内容就可以了。

以上,就是我在使用 POI 读取文件的一些探索和发现,希望对你能有所帮助。上面的这些例子也是在我的一款工具 everywhere 中的应用(这款工具主要是可以帮助你在电脑中进行内容的全文搜索),感兴趣的可以看看,欢迎 star 或者 pr。


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steadyheart · 2017年11月26日

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那应该点赞分享啊

neal 作者 · 2017年11月26日
ty850454 · 2017年11月28日

把close放try代码快?出点异常就不关闭了呗?

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0

出异常你不关闭你想怎样?

neal 作者 · 2017年11月28日
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