如何使用java實現(xiàn)百萬級別數(shù)據(jù)導出excel

這篇文章主要介紹了如何使用java實現(xiàn)百萬級別數(shù)據(jù)導出excel的相關知識，內(nèi)容詳細易懂，操作簡單快捷，具有一定借鑒價值，相信大家閱讀完這篇如何使用java實現(xiàn)百萬級別數(shù)據(jù)導出excel文章都會有所收獲，下面我們一起來看看吧。

在業(yè)務系統(tǒng)中，導出報表的需求會很常見，而隨著時間推移業(yè)務量不斷增加，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)可能達到百萬甚至千萬級別。對于導出報表功能，最簡單的做法就是從數(shù)據(jù)庫里面把需要的數(shù)據(jù)一次性加載到內(nèi)存，然后寫入excel文件，再把excel文件返回給用戶。這種做法在數(shù)據(jù)量不大的時候是可行的，但是一旦需要導出幾十萬甚至上百萬的數(shù)據(jù)，很可能出現(xiàn)OOM導致服務崩潰的情況，而且導出所消耗的時間會大大增加。

這里提供一種支持百萬級別數(shù)據(jù)導出的方法，并且消耗很少的內(nèi)存，核心思想就是不要一次性把數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存中。

主要是從兩個方面去解決：

1.從數(shù)據(jù)庫加載數(shù)據(jù)不要一次性加載，可以分頁的方式或者用游標的方式分批加載數(shù)據(jù)，加載一批數(shù)據(jù)處理一批并且釋放內(nèi)存，這樣內(nèi)存占用始終處于一個比較平穩(wěn)的狀態(tài)。分頁的方式加載編碼比較繁瑣，我一般是采用游標方式逐行加載。目前常用的持久層框架有JPA，mybaits,hibernate，下面會分別列出JPA，hibernate及mybatis通過游標方式加載數(shù)據(jù)。

2.寫入excel也是分批寫入，推薦阿里的EasyExcel，占用內(nèi)存極低。

EasyExcel的pom依賴：

 <dependency>
	<groupId>com.alibaba</groupId>
	<artifactId>easyexcel</artifactId>
	<version>2.1.1</version>
	<optional>true</optional>
</dependency>

運行環(huán)境

jdk1.8，idea2019，堆內(nèi)存：-Xms256M -Xms256M(導出100萬數(shù)據(jù)毫無壓力)，springboot,數(shù)據(jù)庫是mysql
先來張效果圖，這個是最大堆內(nèi)存設置為256M，兩張表聯(lián)合查詢的情況下導出100萬數(shù)據(jù)的效果，可以看到堆內(nèi)存變化比較平穩(wěn)，導出100萬數(shù)據(jù)耗時143秒，這個速度還有優(yōu)化的空間，如果是單表導出的話速度會更快些：

JPA使用游標方式導出百萬數(shù)據(jù)(兩種方式，推薦使用QueryDSL)

1.使用jpa原生方式,這種適合sql比較簡單的情況

pom.xml:

<!-- spring web依賴，搭建web項目需要這個依賴-->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<!-- jpa -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.projectlombok</groupId>
    <artifactId>lombok</artifactId>
    <optional>true</optional>
</dependency>

repository:

@Repository
public interface UserRepository extends JpaRepository<UserEntity,Integer> {
	
	//@QueryHint(name = HINT_FETCH_SIZE,value = Integer.MIN_VALUE+"") 值設置為Integer.MIN_VALUE告訴mysql需要逐條返回數(shù)據(jù)，并且返回值需要用stream來接收
    @QueryHints(@QueryHint(name = HINT_FETCH_SIZE,value = Integer.MIN_VALUE+""))
    @Query(value = "select * from user limit 500000",nativeQuery = true)
    Stream<UserEntity> findAllList();

}

service:

注意:

需要加事務注解，并且是只讀事務

需要及時調用entityManager的detach方法釋放內(nèi)存，不然還是會出現(xiàn)OOM

   @Autowired
   private EntityManager entityManager;

   @Autowired
   private UserRepository userRepository;
   
   Transactional(readOnly = true)
   public void exportData3(ScrollResultsHandler<UserExportVO> scrollResultsHandler){

        Stream<UserEntity> allList = userRepository.findAllList.forEach((o)->{
            UserEntity userEntity = (UserEntity) o;
            
            UserExportVO userExportVO = UserExportVO.builer()
            .userName(userEntity.getUsername())
            .mobile(userEntity.getMobile())
            .build();
            
            scrollResultsHandler.handle(userExportVO);
            
			//對象被session持有，調用detach方法釋放內(nèi)存
            entityManager.detach(userEntity);

        });

    }

controller:

    @RequestMapping("export4")
    public void export4(HttpServletResponse response) throws IOException {
        response.setContentType("application/vnd.ms-excel");
        response.setCharacterEncoding("utf-8");
        String filenames="bigdata4";
        response.addHeader("Content-Disposition", "filename=" + filenames + ".xlsx");
        ExcelWriter excelWriter = EasyExcel.write(response.getOutputStream(), UserExportVO.class).build();
        WriteSheet[] writeSheet = new WriteSheet[] {
                EasyExcel.writerSheet(0, "sheet").build()
        };
  
  		userService.exportData(s->{
                UserExportVO resultObject = s;
                ArrayList arrayList = new ArrayList<UserExportVO>();
                arrayList.add(resultObject);
                excelWriter.write(arrayList, writeSheet[0]);
            });

        excelWriter.finish();
        
    }

使用到的相關的類：

/**
 * @author 奔騰的野馬
 * @date 2022/04/25 09:12
 */
public interface ScrollResultsHandler<T> {

    void handle(T t);

}

import com.alibaba.excel.annotation.ExcelProperty;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Builder;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;

import java.math.BigDecimal;
import java.time.LocalDateTime;

/**
 * @Author: 奔騰的野馬
 * @Date: 2021/10/16 16:19
 */
@Data
@Builder
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class UserExportVO {

    @ExcelProperty(value = "用戶名")
    private String userName;

    @ExcelProperty(value = "手機號")
    private String mobile;

}

2.使用querysql游標方式導出,推薦這種方式，可以實現(xiàn)動態(tài)sql，多表關聯(lián)甚至是常見的組函數(shù)都可以支持

pom.xml:

<dependencies>
   <!-- spring web依賴，搭建web項目需要這個依賴-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
        </dependency>
        <!--QueryDSL支持-->
        <dependency>
            <groupId>com.querydsl</groupId>
            <artifactId>querydsl-apt</artifactId>
            <version>5.0.0</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
        <!--QueryDSL支持-->
        <dependency>
            <groupId>com.querydsl</groupId>
            <artifactId>querydsl-jpa</artifactId>
            <version>5.0.0</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.querydsl</groupId>
            <artifactId>querydsl-core</artifactId>
            <version>5.0.0</version>
        </dependency>
</dependencies>
        
<build>
<plugins>
	<!-- QueryDSL 插件 -->
	<plugin>
		<groupId>com.mysema.maven</groupId>
		<artifactId>apt-maven-plugin</artifactId>
		<version>1.1.3</version>
		<executions>
			<execution>
				<goals>
					<goal>process</goal>
				</goals>
				<configuration>
					<outputDirectory>target/generated-sources/java</outputDirectory>
					<processor>com.querydsl.apt.jpa.JPAAnnotationProcessor</processor>
				</configuration>
			</execution>
		</executions>
	</plugin>
</plugins>
</build>

service:

@Autowired
private JPAQueryFactory jpaQueryFactory;
private QUserEntity qUserEntity = QUserEntity.userEntity;

@Transactional(readOnly = true)
public void exportData2(ScrollResultsHandler<UserExportVO> scrollResultsHandler){

    //需要用stream方式接收，這樣才能逐條處理
	Stream<UserExportVO> userExportVOStream = jpaQueryFactory.select(Projections.bean(UserExportVO.class
			, qUserEntity.userName, qUserEntity.mobile))
			.from(qUserEntity)
			//.join(xxxEntity) 
			//.on(xxxx)
			//setHint(HINT_FETCH_SIZE,Integer.MIN_VALUE+"") 告訴mysql需要逐條返回數(shù)據(jù),注意值需要設置為Integer.MIN_VALUE才能生效
			.setHint(HINT_FETCH_SIZE,Integer.MIN_VALUE+"")
			.limit(1000000)
			.stream();

	userExportVOStream.forEach(dto->{
		scrollResultsHandler.handle(dto);
	});
	
}

controller:

    @RequestMapping("export4")
    public void export4(HttpServletResponse response) throws IOException {
        response.setContentType("application/vnd.ms-excel");
        response.setCharacterEncoding("utf-8");
        String filenames="bigdata4";
        response.addHeader("Content-Disposition", "filename=" + filenames + ".xlsx");
        ExcelWriter excelWriter = EasyExcel.write(response.getOutputStream(), UserExportVO.class).build();
        WriteSheet[] writeSheet = new WriteSheet[] {
                EasyExcel.writerSheet(0, "sheet").build()
        };
  
  		userService.exportData(s->{
                UserExportVO resultObject = s;
                ArrayList arrayList = new ArrayList<UserExportVO>();
                arrayList.add(resultObject);
                excelWriter.write(arrayList, writeSheet[0]);
            });

        excelWriter.finish();
        
    }

mybatis使用游標方式導出百萬數(shù)據(jù)

pom.xml:

<dependency>
	<groupId>org.mybatis</groupId>
	<artifactId>mybatis</artifactId>
	<version>3.5.9</version>
</dependency>

dao:

/**
 * @author 奔騰的野馬
 * @date 2022/04/16 19:14
 */
@Mapper
public interface UserDao {

	//ResultSetType.TYPE_FORWORD_ONLY 結果集的游標只能向下滾動,fetchSize需要設置為Integer.MIN_VALUE游標才能生效
    @Options(resultSetType = ResultSetType.FORWARD_ONLY,fetchSize = Integer.MIN_VALUE)
    @ResultType(UserExportVO.class)
    @Select("select userName,mobile from user limit 500000")
    void reportAll2(ResultHandler<UserExportVO> handler);

}

service:

@Transactional(readOnly = true)
    public void export2(ResultHandler<UserExportVO> handler){
        userDao.reportAll2(handler);
}

controller:

同上

hibernate使用游標方式導出百萬數(shù)據(jù)

service:

   @Autowired
   private EntityManager entityManager;

public void exportData(ScrollResultsHandler<UserExportVO> scrollResultsHandler){
        //當不需要緩存時，最好使用StatelessSession
        StatelessSession session = ((Session) entityManager.getDelegate()).getSessionFactory().openStatelessSession();

        Query query = session.getNamedQuery("getAllList");
        query.setCacheMode(CacheMode.IGNORE);
        //setFetchSize(Integer.MIN_VALUE)告訴mysql逐條返回數(shù)據(jù)
        query.setFetchSize(Integer.MIN_VALUE);
        query.setFirstResult(0);
        query.setMaxResults(1000000);
        query.setReadOnly(true);
        query.setLockMode("a", LockMode.NONE);
        //ScrollMode.TYPE_FORWORD_ONLY 結果集的游標只能向下滾動
        ScrollableResults results = query.scroll(ScrollMode.FORWARD_ONLY);

        while (results.next()) {
            UserEntity userEntity = (UserEntity) results.get(0);      
            UserExportVO userExportVO = UserExportVO.builer()
            .userName(userEntity.getUsername())
            .mobile(userEntity.getMobile())
            .build();
            scrollResultsHandler.handle(userExportVO);
        }
        results.close();
        session.close();

}

controller：

同上

流式導出遇到的問題(基于jpa和querydsl)及解決方法

1.導出過程中堆內(nèi)存占用急劇上升，發(fā)生OOM

1.1 項目中使用了log4jdbc-log4j2-jdbc4.1(版本是1.16),驅動為net.sf.log4jdbc.sql.jdbcapi.DriverSpy，改成mysql的原生驅動就好了。"log4jdbc-log4j2-jdbc4.1"本來是用來開發(fā)過程中方便打印sql的，結果卻帶來了OOM問題，看來使用第三方jar包一定要慎重啊。

1.2 項目的存在多個版本的querydsl，jar包沖突，解決jar包就正常了

1.3 二次查詢時，hibernate的一級緩存沒有及時釋放，進一步分析，發(fā)現(xiàn)大量的對象都被緩存在（org.hibernate.engine.StatefulPersistenceContext）中，導致一級緩存泄漏
解決方法：
由于 Hibernate 的一級緩存是其內(nèi)部使用的，無法關閉或停用（隨著Session 銷毀）。從Hibernate 的手冊或文檔中可知，Hibernate 的一級緩存的清除可通過以下方式：
1）對于單個對象的清除：
Session session=sessionFactory.getCurrentSession(); session.evict(entity);
2）對于實體集合的清除：
Session session=sessionFactory.getCurrentSession(); session.clear();建議在程序中加入對 Hibernate 一級緩存的清除工作，以便可以其內(nèi)存數(shù)據(jù)可以及時釋放。

2.

導出過程中遍歷stream需要二次查詢數(shù)據(jù)庫時提示"Streaming result set com.mysql.cj.protocol.a.result.ResultsetRowsStreaming@5800daf5 is still active. No statements may be issued when any streaming result sets are open and in use on a given connection. Ensure that you have called .close() on any active streaming result sets before attempting more queries"

錯誤詳細內(nèi)容:

java.sql.SQLException: Streaming result set com.mysql.cj.protocol.a.result.ResultsetRowsStreaming@3b8732ec is still active. No statements may be issued when any streaming result sets are open and in use on a given connection. Ensure that you have called .close() on any active streaming result sets before attempting more queries.
	at com.mysql.cj.jdbc.exceptions.SQLError.createSQLException(SQLError.java:129)
	at com.mysql.cj.jdbc.exceptions.SQLError.createSQLException(SQLError.java:97)
	at com.mysql.cj.jdbc.exceptions.SQLExceptionsMapping.translateException(SQLExceptionsMapping.java:122)
	at com.mysql.cj.jdbc.ClientPreparedStatement.executeInternal(ClientPreparedStatement.java:953)
	at com.mysql.cj.jdbc.ClientPreparedStatement.executeQuery(ClientPreparedStatement.java:1003)
	at net.sf.log4jdbc.sql.jdbcapi.PreparedStatementSpy.executeQuery(PreparedStatementSpy.java:780)
	at com.zaxxer.hikari.pool.ProxyPreparedStatement.executeQuery(ProxyPreparedStatement.java:52)
	at com.zaxxer.hikari.pool.HikariProxyPreparedStatement.executeQuery(HikariProxyPreparedStatement.java)
	at org.hibernate.engine.jdbc.internal.ResultSetReturnImpl.extract(ResultSetReturnImpl.java:57)
	at org.hibernate.loader.Loader.getResultSet(Loader.java:2292)
	at org.hibernate.loader.Loader.executeQueryStatement(Loader.java:2050)
	at org.hibernate.loader.Loader.executeQueryStatement(Loader.java:2012)
	at org.hibernate.loader.Loader.doQuery(Loader.java:953)
	at org.hibernate.loader.Loader.doQueryAndInitializeNonLazyCollections(Loader.java:354)
	at org.hibernate.loader.Loader.doList(Loader.java:2838)
	at org.hibernate.loader.Loader.doList(Loader.java:2820)
	at org.hibernate.loader.Loader.listIgnoreQueryCache(Loader.java:2652)
	at org.hibernate.loader.Loader.list(Loader.java:2647)
	at org.hibernate.loader.hql.QueryLoader.list(QueryLoader.java:506)
	at org.hibernate.hql.internal.ast.QueryTranslatorImpl.list(QueryTranslatorImpl.java:396)
	at org.hibernate.engine.query.spi.HQLQueryPlan.performList(HQLQueryPlan.java:219)
	at org.hibernate.internal.SessionImpl.list(SessionImpl.java:1404)
	at org.hibernate.query.internal.AbstractProducedQuery.doList(AbstractProducedQuery.java:1562)
	at org.hibernate.query.internal.AbstractProducedQuery.list(AbstractProducedQuery.java:1530)
	at org.hibernate.query.internal.AbstractProducedQuery.getSingleResult(AbstractProducedQuery.java:1578)
	at org.hibernate.query.criteria.internal.compile.CriteriaQueryTypeQueryAdapter.getSingleResult(CriteriaQueryTypeQueryAdapter.java:111)
	at org.springframework.data.jpa.repository.query.JpaQueryExecution$SingleEntityExecution.doExecute(JpaQueryExecution.java:196)
	at org.springframework.data.jpa.repository.query.JpaQueryExecution.execute(JpaQueryExecution.java:88)
	at org.springframework.data.jpa.repository.query.AbstractJpaQuery.doExecute(AbstractJpaQuery.java:154)
	at org.springframework.data.jpa.repository.query.AbstractJpaQuery.execute(AbstractJpaQuery.java:142)
	at org.springframework.data.repository.core.support.RepositoryFactorySupport$QueryExecutorMethodInterceptor.doInvoke(RepositoryFactorySupport.java:618)
	at org.springframework.data.repository.core.support.RepositoryFactorySupport$QueryExecutorMethodInterceptor.invoke(RepositoryFactorySupport.java:605)
	at org.springframework.aop.framework.ReflectiveMethodInvocation.proceed(ReflectiveMethodInvocation.java:186)
	at org.springframework.data.projection.DefaultMethodInvokingMethodInterceptor.invoke(DefaultMethodInvokingMethodInterceptor.java:80)
	at org.springframework.aop.framework.ReflectiveMethodInvocation.proceed(ReflectiveMethodInvocation.java:186)
	at org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAspectSupport.invokeWithinTransaction(TransactionAspectSupport.java:366)
	at org.springframework.transaction.interceptor.TransactionInterceptor.invoke(TransactionInterceptor.java:99)
	at org.springframework.aop.framework.ReflectiveMethodInvocation.proceed(ReflectiveMethodInvocation.java:186)
	at org.springframework.dao.support.PersistenceExceptionTranslationInterceptor.invoke(PersistenceExceptionTranslationInterceptor.java:139)
	at org.springframework.aop.framework.ReflectiveMethodInvocation.proceed(ReflectiveMethodInvocation.java:186)
	at org.springframework.data.jpa.repository.support.CrudMethodMetadataPostProcessor$CrudMethodMetadataPopulatingMethodInterceptor.invoke(CrudMethodMetadataPostProcessor.java:149)
	at org.springframework.aop.framework.ReflectiveMethodInvocation.proceed(ReflectiveMethodInvocation.java:186)
	at org.springframework.aop.interceptor.ExposeInvocationInterceptor.invoke(ExposeInvocationInterceptor.java:95)
	at org.springframework.aop.framework.ReflectiveMethodInvocation.proceed(ReflectiveMethodInvocation.java:186)
	at org.springframework.aop.framework.JdkDynamicAopProxy.invoke(JdkDynamicAopProxy.java:212)
	at com.sun.proxy.$Proxy223.countAllByDeliveryNo(Unknown Source)

查閱資料后發(fā)現(xiàn)，是mysql不支持在流式查詢過程中使用同一連接再次查詢數(shù)據(jù)庫

解決方法：
方法1.使用異步方法查詢，這樣就可以規(guī)避同一個連接二次查詢的問題
方法2.需要二次查詢時開啟一個新的事務去查詢就可以，spring中可以使用事務注解開啟新的事務就搞定了，注解如下：

@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW,readOnly = true)

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