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實現(xiàn)百萬級數(shù)據(jù)從Excel導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫的方式

開發(fā) 前端
在技術(shù)選型上,選擇EasyExcel是明智之舉。它專為處理大數(shù)據(jù)量和復(fù)雜Excel文件進行了優(yōu)化。EasyExcel在解析Excel時,不會將整個文件一次性加載到內(nèi)存中,而是按行從磁盤逐個讀取數(shù)據(jù)并解析。

高手回答

場景分析

這個案例實際上涉及到多個方面,需要我們系統(tǒng)地分析。讓我們首先看看,從Excel中讀取百萬級數(shù)據(jù)并將其插入數(shù)據(jù)庫時可能遇到的問題:

  1. 內(nèi)存溢出風(fēng)險

加載如此龐大的Excel數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致內(nèi)存溢出,需要注意內(nèi)存管理。

  1. 性能瓶頸

處理百萬級數(shù)據(jù)的讀取和插入操作可能很耗時,性能優(yōu)化至關(guān)重要。

  1. 異常處理策略

讀取和導(dǎo)入過程中會有各種潛在問題,我們需妥善處理各類異常情況。

內(nèi)存溢出問題

處理百萬級數(shù)據(jù),直接加載到內(nèi)存中顯然不現(xiàn)實。解決之道在于采用流式讀取,分批處理數(shù)據(jù)。

在技術(shù)選型上,選擇EasyExcel是明智之舉。它專為處理大數(shù)據(jù)量和復(fù)雜Excel文件進行了優(yōu)化。EasyExcel在解析Excel時,不會將整個文件一次性加載到內(nèi)存中,而是按行從磁盤逐個讀取數(shù)據(jù)并解析。

性能問題

針對百萬級數(shù)據(jù)的處理,單線程顯然效率低下。提升性能的關(guān)鍵在于多線程處理。

多線程應(yīng)用涉及兩個場景:一是多線程讀取文件,另一個是多線程實現(xiàn)數(shù)據(jù)插入。這涉及到生產(chǎn)者-消費者模式,多線程讀取并多線程插入,以最大程度提升整體性能。

在數(shù)據(jù)插入方面,除了利用多線程,還應(yīng)當結(jié)合數(shù)據(jù)庫的批量插入功能以進一步提升速度。

錯誤處理

在文件讀取和數(shù)據(jù)庫寫入過程中,可能遇到諸多問題,如數(shù)據(jù)格式錯誤、不一致性和重復(fù)數(shù)據(jù)等。

因此,應(yīng)分兩步處理。首先進行數(shù)據(jù)檢查,在插入操作前檢查數(shù)據(jù)格式等問題,然后在插入過程中處理異常情況。

處理方式多種多樣,可通過事務(wù)回滾或記錄日志。一般不推薦直接回滾操作,而是自動重試,若嘗試多次仍無效,則記錄日志,隨后重新插入數(shù)據(jù)。

此外,在這一過程中,需考慮數(shù)據(jù)重復(fù)問題,可在Excel中設(shè)定若干字段為數(shù)據(jù)庫唯一約束。遇到數(shù)據(jù)沖突時,可覆蓋、跳過或報錯處理。根據(jù)實際業(yè)務(wù)情況選擇合適的處理方式,一般情況下,跳過并記錄日志是相對合理的選擇。

解決思路

所以,總體方案如下:

利用EasyExcel進行Excel數(shù)據(jù)讀取,因其逐行讀取數(shù)據(jù)而非一次性加載整個文件至內(nèi)存。為提高并發(fā)效率,將百萬級數(shù)據(jù)分布在不同的工作表中,利用線程池和多線程同時讀取各個工作表。在讀取過程中,借助EasyExcel的ReadListener進行數(shù)據(jù)處理。

在處理過程中,并非每條數(shù)據(jù)都直接操作數(shù)據(jù)庫,以免對數(shù)據(jù)庫造成過大壓力。設(shè)定一個批次大小,例如每1000條數(shù)據(jù),將從Excel中讀取的數(shù)據(jù)臨時存儲在內(nèi)存中(可使用List實現(xiàn))。每讀取1000條數(shù)據(jù)后,執(zhí)行數(shù)據(jù)的批量插入操作,可簡單地借助mybatis實現(xiàn)批量插入。

此外,在處理過程中,需要考慮并發(fā)問題,因此我們將使用線程安全的隊列來存儲內(nèi)存中的臨時數(shù)據(jù),如ConcurrentLinkedQueue。

經(jīng)驗證,通過上述方案,讀取并插入100萬條數(shù)據(jù)的Excel所需時間約為100秒,不超過2分鐘。

具體實現(xiàn)

為了提升并發(fā)處理能力,我們將百萬級數(shù)據(jù)存儲在同一個Excel文件的不同工作表中,然后通過EasyExcel并發(fā)地讀取這些工作表數(shù)據(jù)。

EasyExcel提供了ReadListener接口,允許在每批數(shù)據(jù)讀取后進行自定義處理。我們可以基于這一功能實現(xiàn)文件的分批讀取。

pom依賴

首先,需要添加以下依賴:

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

    <!-- 數(shù)據(jù)庫連接和線程池 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

并發(fā)讀取多個sheet

然后實現(xiàn)并發(fā)讀取多個sheet的代碼:

@Service
public class ExcelImporterService {

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

        // 需要讀取的sheet數(shù)量
        int numberOfSheets = 20;

        // 創(chuàng)建一個固定大小的線程池,大小與sheet數(shù)量相同
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(numberOfSheets);

        // 遍歷所有sheets
        for (int sheetNo = 0; sheetNo < numberOfSheets; sheetNo++) {
            // 在Java lambda表達式中使用的變量需要是final
            int finalSheetNo = sheetNo;

            // 向線程池提交一個任務(wù)
            executor.submit(() -> {
                // 使用EasyExcel讀取指定的sheet
                EasyExcel.read(filePath, MyDataModel.class, new MyDataModelListener(myDataService))
                         .sheet(finalSheetNo) // 指定sheet號
                         .doRead(); // 開始讀取操作
            });
        }

        // 啟動線程池的關(guān)閉序列
  executor.shutdown();

        // 等待所有任務(wù)完成,或者在等待超時前被中斷
        try {
            executor.awaitTermination(Long.MAX_VALUE, TimeUnit.NANOSECONDS);
        } catch (InterruptedException e) {
            // 如果等待過程中線程被中斷,打印異常信息
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

這段代碼通過創(chuàng)建一個固定大小的線程池來并發(fā)讀取一個包含多個sheets的Excel文件。每個sheet的讀取作為一個單獨的任務(wù)提交給線程池。

我們在代碼中用了一個MyDataModelListener,這個類是ReadListener的一個實現(xiàn)類。當EasyExcel讀取每一行數(shù)據(jù)時,它會自動調(diào)用我們傳入的這個ReadListener實例的invoke方法。在這個方法中,我們就可以定義如何處理這些數(shù)據(jù)。

MyDataModelListener還包含doAfterAllAnalysed方法,這個方法在所有數(shù)據(jù)都讀取完畢后被調(diào)用。這里可以執(zhí)行一些清理工作,或處理剩余的數(shù)據(jù)。

ReadListener

接下來,我們來實現(xiàn)這個我們的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;

// 自定義的ReadListener,用于處理從Excel讀取的數(shù)據(jù)
public class MyDataModelListener implements ReadListener<MyDataModel> {
    // 設(shè)置批量處理的數(shù)據(jù)大小
    private static final int BATCH_SIZE = 1000;
    // 用于暫存讀取的數(shù)據(jù),直到達到批量大小
    private List<MyDataModel> batch = new ArrayList<>();

    
    private MyDataService myDataService;

    // 構(gòu)造函數(shù),注入MyBatis的Mapper
    public MyDataModelListener(MyDataService myDataService) {
        this.myDataService = myDataService;
    }

    // 每讀取一行數(shù)據(jù)都會調(diào)用此方法
    @Override
    public void invoke(MyDataModel data, AnalysisContext context) {
        //檢查數(shù)據(jù)的合法性及有效性
        if (validateData(data)) {
            //有效數(shù)據(jù)添加到list中
            batch.add(data);
        } else {
            // 處理無效數(shù)據(jù),例如記錄日志或跳過
        }
        
        // 當達到批量大小時,處理這批數(shù)據(jù)
        if (batch.size() >= BATCH_SIZE) {
            processBatch();
        }
    }

    
    private boolean validateData(MyDataModel data) {
        // 調(diào)用mapper方法來檢查數(shù)據(jù)庫中是否已存在該數(shù)據(jù)
        int count = myDataService.countByColumn1(data.getColumn1());
        // 如果count為0,表示數(shù)據(jù)不存在,返回true;否則返回false
        if(count == 0){
         return true;
        }
        
        // 在這里實現(xiàn)數(shù)據(jù)驗證邏輯
        return false;
    }


    // 所有數(shù)據(jù)讀取完成后調(diào)用此方法
    @Override
    public void doAfterAllAnalysed(AnalysisContext context) {
        // 如果還有未處理的數(shù)據(jù),進行處理
        if (!batch.isEmpty()) {
            processBatch();
        }
    }

    // 處理一批數(shù)據(jù)的方法
    private void processBatch() {
        int retryCount = 0;
        // 重試邏輯
        while (retryCount < 3) {
            try {
                // 嘗試批量插入
                myDataService.batchInsert(batch);
                // 清空批量數(shù)據(jù),以便下一次批量處理
                batch.clear();
                break;
            } catch (Exception e) {
                // 重試計數(shù)增加
                retryCount++;
                // 如果重試3次都失敗,記錄錯誤日志
                if (retryCount >= 3) {
                    logError(e, batch);
                }
}

通過自定義MyDataModelListener,在讀取Excel文件過程中可實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理。每讀取一條數(shù)據(jù)后,將其加入列表,在列表累積達到1000條時,執(zhí)行一次數(shù)據(jù)庫批量插入操作。若插入失敗,則進行重試;若多次嘗試仍失敗,則記錄錯誤日志。

批量插入

這里批量插入,用到了MyBatis的批量插入,代碼實現(xiàn)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>



責(zé)任編輯:武曉燕 來源: 碼上遇見你
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