原创 派大星 码上遇见你 2024-04-09 09:51 辽宁

码上遇见你

身处外企，是一名技术工作者。作为InfoQ、阿里云等技术平台签约作者，致力于打造您专属的编程个人笔记（无广告）。

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场景分析

这个案例实际上涉及到多个方面，需要我们系统地分析。让我们首先看看，从Excel中读取百万级数据并将其插入数据库时可能遇到的问题：

1. 内存溢出风险

加载如此庞大的Excel数据可能导致内存溢出，需要注意内存管理。

1. 性能瓶颈

处理百万级数据的读取和插入操作可能很耗时，性能优化至关重要。

1. 异常处理策略

读取和导入过程中会有各种潜在问题，我们需妥善处理各类异常情况。

内存溢出问题

处理百万级数据，直接加载到内存中显然不现实。解决之道在于采用流式读取，分批处理数据。

在技术选型上，选择EasyExcel是明智之举。它专为处理大数据量和复杂Excel文件进行了优化。EasyExcel在解析Excel时，不会将整个文件一次性加载到内存中，而是按行从磁盘逐个读取数据并解析。

性能问题

针对百万级数据的处理，单线程显然效率低下。提升性能的关键在于多线程处理。

多线程应用涉及两个场景：一是多线程读取文件，另一个是多线程实现数据插入。这涉及到生产者-消费者模式，多线程读取并多线程插入，以最大程度提升整体性能。

在数据插入方面，除了利用多线程，还应当结合数据库的批量插入功能以进一步提升速度。

错误处理

在文件读取和数据库写入过程中，可能遇到诸多问题，如数据格式错误、不一致性和重复数据等。

因此，应分两步处理。首先进行数据检查，在插入操作前检查数据格式等问题，然后在插入过程中处理异常情况。

处理方式多种多样，可通过事务回滚或记录日志。一般不推荐直接回滚操作，而是自动重试，若尝试多次仍无效，则记录日志，随后重新插入数据。

此外，在这一过程中，需考虑数据重复问题，可在Excel中设定若干字段为数据库唯一约束。遇到数据冲突时，可覆盖、跳过或报错处理。根据实际业务情况选择合适的处理方式，一般情况下，跳过并记录日志是相对合理的选择。

解决思路

所以，总体方案如下：

利用EasyExcel进行Excel数据读取，因其逐行读取数据而非一次性加载整个文件至内存。为提高并发效率，将百万级数据分布在不同的工作表中，利用线程池和多线程同时读取各个工作表。在读取过程中，借助EasyExcel的ReadListener进行数据处理。

在处理过程中，并非每条数据都直接操作数据库，以免对数据库造成过大压力。设定一个批次大小，例如每1000条数据，将从Excel中读取的数据临时存储在内存中（可使用List实现）。每读取1000条数据后，执行数据的批量插入操作，可简单地借助mybatis实现批量插入。

此外，在处理过程中，需要考虑并发问题，因此我们将使用线程安全的队列来存储内存中的临时数据，如ConcurrentLinkedQueue。

经验证，通过上述方案，读取并插入100万条数据的Excel所需时间约为100秒，不超过2分钟。

具体实现

为了提升并发处理能力，我们将百万级数据存储在同一个Excel文件的不同工作表中，然后通过EasyExcel并发地读取这些工作表数据。

EasyExcel提供了ReadListener接口，允许在每批数据读取后进行自定义处理。我们可以基于这一功能实现文件的分批读取。

pom依赖

首先，需要添加以下依赖：

<dependencies>
    <!-- EasyExcel -->
    <dependency>
        <groupId>com.alibaba</groupId>
        <artifactId>easyexcel</artifactId>
        <version>latest_version</version>
    </dependency>

    <!-- 数据库连接和线程池 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

并发读取多个sheet

然后实现并发读取多个sheet的代码：

@Service
public class ExcelImporterService {

    @Autowired
    private MyDataService myDataService;
    
    public void doImport() {
        // Excel文件的路径
        String filePath = "users/paidaxing/workspace/excel/test.xlsx";

        // 需要读取的sheet数量
        int numberOfSheets = 20;

        // 创建一个固定大小的线程池，大小与sheet数量相同
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(numberOfSheets);

        // 遍历所有sheets
        for (int sheetNo = 0; sheetNo < numberOfSheets; sheetNo++) {
            // 在Java lambda表达式中使用的变量需要是final
            int finalSheetNo = sheetNo;

            // 向线程池提交一个任务
            executor.submit(() -> {
                // 使用EasyExcel读取指定的sheet
                EasyExcel.read(filePath, MyDataModel.class, new MyDataModelListener(myDataService))
                         .sheet(finalSheetNo) // 指定sheet号
                         .doRead(); // 开始读取操作
            });
        }

        // 启动线程池的关闭序列
  executor.shutdown();

        // 等待所有任务完成，或者在等待超时前被中断
        try {
            executor.awaitTermination(Long.MAX_VALUE, TimeUnit.NANOSECONDS);
        } catch (InterruptedException e) {
            // 如果等待过程中线程被中断，打印异常信息
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这段代码通过创建一个固定大小的线程池来并发读取一个包含多个sheets的Excel文件。每个sheet的读取作为一个单独的任务提交给线程池。

我们在代码中用了一个MyDataModelListener，这个类是ReadListener的一个实现类。当EasyExcel读取每一行数据时，它会自动调用我们传入的这个ReadListener实例的invoke方法。在这个方法中，我们就可以定义如何处理这些数据。

MyDataModelListener还包含doAfterAllAnalysed方法，这个方法在所有数据都读取完毕后被调用。这里可以执行一些清理工作，或处理剩余的数据。

ReadListener

接下来，我们来实现这个我们的ReadListener：

import com.alibaba.excel.context.AnalysisContext;
import com.alibaba.excel.read.listener.ReadListener;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 自定义的ReadListener，用于处理从Excel读取的数据
public class MyDataModelListener implements ReadListener<MyDataModel> {
    // 设置批量处理的数据大小
    private static final int BATCH_SIZE = 1000;
    // 用于暂存读取的数据，直到达到批量大小
    private List<MyDataModel> batch = new ArrayList<>();

    
    private MyDataService myDataService;

    // 构造函数，注入MyBatis的Mapper
    public MyDataModelListener(MyDataService myDataService) {
        this.myDataService = myDataService;
    }

    // 每读取一行数据都会调用此方法
    @Override
    public void invoke(MyDataModel data, AnalysisContext context) {
        //检查数据的合法性及有效性
        if (validateData(data)) {
            //有效数据添加到list中
            batch.add(data);
        } else {
            // 处理无效数据，例如记录日志或跳过
        }
        
        // 当达到批量大小时，处理这批数据
        if (batch.size() >= BATCH_SIZE) {
            processBatch();
        }
    }

    
    private boolean validateData(MyDataModel data) {
        // 调用mapper方法来检查数据库中是否已存在该数据
        int count = myDataService.countByColumn1(data.getColumn1());
        // 如果count为0，表示数据不存在，返回true；否则返回false
        if(count == 0){
         return true;
        }
        
        // 在这里实现数据验证逻辑
        return false;
    }


    // 所有数据读取完成后调用此方法
    @Override
    public void doAfterAllAnalysed(AnalysisContext context) {
        // 如果还有未处理的数据，进行处理
        if (!batch.isEmpty()) {
            processBatch();
        }
    }

    // 处理一批数据的方法
    private void processBatch() {
        int retryCount = 0;
        // 重试逻辑
        while (retryCount < 3) {
            try {
                // 尝试批量插入
                myDataService.batchInsert(batch);
                // 清空批量数据，以便下一次批量处理
                batch.clear();
                break;
            } catch (Exception e) {
                // 重试计数增加
                retryCount++;
                // 如果重试3次都失败，记录错误日志
                if (retryCount >= 3) {
                    logError(e, batch);
                }
}

通过自定义MyDataModelListener，在读取Excel文件过程中可实现数据处理。每读取一条数据后，将其加入列表，在列表累积达到1000条时，执行一次数据库批量插入操作。若插入失败，则进行重试；若多次尝试仍失败，则记录错误日志。

批量插入

这里批量插入，用到了MyBatis的批量插入，代码实现如下：

import org.apache.ibatis.annotations.Mapper;
import java.util.List;

@Mapper
public interface MyDataMapper {
    void batchInsert(List<MyDataModel> dataList);

    int countByColumn1(String column1);
}

mapper.xml文件：

<insert id="batchInsert" parameterType="list">
    INSERT INTO paidaxing_test_table_name (column1, column2, ...)
    VALUES 
    <foreach collection="list" item="item" index="index" separator=",">
        (#{item.column1}, #{item.column2}, ...)
    </foreach>
</insert>

<select id="countByColumn1" resultType="int">
    SELECT COUNT(*) FROM your_table WHERE column1 = #{column1}
</select>

好了，本章节到此告一段落。希望对你有所帮助，祝学习顺利。