不要重複造輪子？提高生產效率！5個超好用的開源工具庫分享

來源：JavaGuide

在實際專案開發中，從穩定性和效率的角度考慮，重複造輪子是不被提倡的。但是，自己在學習過程中造輪子絕對是對自己百利而無一害的，造輪子是一種特別能夠提高自己系統程式設計能力的手段。

今天分享幾個我常用的開源工具庫：

1. MyExcel： 功能全面的 Excel 處理工具，記憶體佔用低，效能也很優秀。
2. OSHI：一款為 Java 語言提供的基於 JNA 的（本機）作業系統和硬體資訊庫。
3. JsonPath：讀取 JSON 的 Java DSL
4. Caffeine：強大的本地快取
5. Hutool：超全的 Java 工具庫

以下是較為詳細一點的介紹，建議小夥伴們看完，方便自己快速上手，用在自己的專案中來提高生產效率。

MyExcel：Excel 處理

專案介紹

EasyExcel 大家應該都不陌生，這是阿里開源的一款 Excel 處理工具，可以避免大檔案記憶體溢位問題，我之前也推薦過幾次這個專案。

MyExcel 也是一個 Excel 處理工具，同樣可以避免大檔案記憶體溢位問題，並且功能更全面，記憶體佔用更低，效能也更優秀（根據官方測試對比結果得出）。

根據專案 wiki 中的測試資料：

24.3M Excel，50 萬行，8 列，迴圈 40 次讀取，記憶體平均佔用約 75 兆左右，與阿里 EasyExcel（V2.1.6）同檔案測試對比，記憶體佔用約為 MyExcel 的三分之一

MyExcel 的核心優勢如下：

依賴資訊

Maven 倉庫地址： 。

Maven ：

<dependency>
    <groupId>com.github.liaochong</groupId>
    <artifactId>myexcel</artifactId>
    <version>4.3.0.RC4</version>
</dependency>

Gradle ：

implementation 'com.github.liaochong:myexcel:4.3.0.RC4'

功能演示

MyExcel 的功能比較多，這裡只挑選個別介紹，詳細介紹可以檢視官方 wiki： 。

1、流式匯出

MyExcel 支援流式匯出，採用生產者消費者模式，允許分批獲取資料，記憶體佔用極低。另外，流式匯出支援 zip 壓縮包等獨有特性。

DefaultStreamExcelBuilder<ArtCrowd> streamExcelBuilder = DefaultStreamExcelBuilder
        .of(ArtCrowd.class) // 如匯出Map型別資料，請使用of(Map.class)
        .threadPool(Executors.newFixedThreadPool(10))// 執行緒池，可選
        .templateHandler(FreemarkerTemplateHandler.class)// 追加模板資料，可選，適合極度個性化資料匯出
        .capacity(10_000)// 容量設定，在主動劃分excel使用，可選
        .start();

2、自定義樣式

MyExcel 支援自定義樣式，包含寬度、高度、背景色、邊框、字型等樣式的調整，具體介紹請參考：/Style-support 。

標題（title）樣式自定義:

ExcelColumn(style={"title->color:red","cell->color:green"})
Integer age;

內容行樣式自定義:

@ExcelColumn(style="cell->color:green")
Integer age;

方法呼叫設定樣式:

DefaultExcelBuilder.of(ArtCrowd.class)
                   .style("title->color:red","background-color:green;")
                   .build(dataList);

3、下拉選單

MyExcel 支援生成下拉選單，只需要傳入 List 或者 Array 引數即可。

@ExcelColumn(title="下拉選單")
List<String> options;

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• 官方文件：

OSHI：本機資訊獲取

專案介紹

OSHI 是一款為 Java 語言提供的基於 JNA 的（本機）作業系統和硬體資訊庫。

[JNA(Java Native Access)]( "JNA(Java Native Access "JNA(Java Native Access)")")是一個開源的 Java 框架，是 Sun 公司推出的一種呼叫本地方法的技術，是建立在經典的 JNI 基礎之上的一個框架。之所以說它是 JNI 的替代者，是因為 JNA 大大簡化了呼叫本地方法的過程，使用很方便，基本上不需要脫離 Java 環境就可以完成。

JNI （Java Native Interface）即 Java 本地介面，它建立了 Java 與其他程式語言的橋樑，允許 Java 程式呼叫其他語言（尤其是 C/C++ ）編寫的程式或者程式碼庫。並且， JDK 本身的實現也大量用到 JNI 技術來呼叫本地 C 程式庫。

透過 OSHI ，我們不需要安裝任何其他本機庫，就能檢視記憶體和 CPU 使用率、磁碟和分割槽使用情況、裝置、感測器等資訊。

OSHI 旨在提供一種跨平臺的實現來檢索系統資訊，支援 Windows、Linux、MacOS、Unix 等主流作業系統。

官方是這樣介紹 oshi 的：（翻譯 Chrome 外掛：Mate Translate）：

使用 oshi 你可以輕鬆製作出專案常用的系統監控功能，如下圖所示：

依賴資訊

Maven 倉庫地址： 。

Maven：

<dependency>
  <groupId>com.github.oshi</groupId>
  <artifactId>oshi-parent</artifactId>
  <version>6.4.1</version>
  <type>pom</type>
</dependency>

Gradle：

implementation 'com.github.oshi:oshi-core:6.4.1'

功能演示

獲取硬體資訊物件HardwareAbstractionLayer ：

//系統資訊
SystemInfo si = new SystemInfo();
//作業系統資訊
OperatingSystem os = si.getOperatingSystem();
//硬體資訊
HardwareAbstractionLayer hal = si.getHardware();
// 磁碟資訊
List<HWDiskStore> diskStores = hal.getDiskStores();

有了代表硬體資訊的物件HardwareAbstractionLayer 之後，我們就可以獲取硬體相關的資訊了！

下面簡單演示一下獲取記憶體和 CPU 相關資訊。

1、獲取記憶體相關資訊

//記憶體相關資訊
GlobalMemory memory = hal.getMemory();
//獲取記憶體總容量
String totalMemory = FormatUtil.formatBytes(memory.getTotal());
//獲取可用記憶體的容量
String availableMemory = FormatUtil.formatBytes(memory.getAvailable());

有了記憶體總容量和記憶體可用容量，你就可以計算出當前記憶體的利用率了。

2、獲取 CPU 相關資訊

//CPU相關資訊
CentralProcessor processor = hal.getProcessor();
//獲取CPU名字
String processorName = processor.getProcessorIdentifier().getName();
//獲取物理CPU數
int physicalPackageCount = processor.getPhysicalPackageCount();
//獲取物理核心數
int physicalProcessorCount = processor.getPhysicalProcessorCount();

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• 官網：

JsonPath：讀取 JSON 的 Java DSL

專案介紹

JsonPath 一種面向 JSON 結構的查詢語言。相當於 XPATH 對於 XML、SQL 對於關係型資料庫，它們都是比較通用的 DSL 。

JsonPath 提供了多種語言的實現版本，包括：Java、Javascript、Python、PHP、Ruby、Go 等。我們這裡以 Java 版本的實現為例。

依賴資訊

Maven 倉庫地址： 。

Maven：

<dependency>
    <groupId>com.jayway.jsonpath</groupId>
    <artifactId>json-path</artifactId>
    <version>2.8.0</version>
</dependency>

Gradle：

implementation 'com.jayway.jsonpath:json-path:2.8.0'

功能演示

測試 json 文件內容如下：

{
    "store": {
        "book": [
            {
                "category": "reference",
                "author": "Nigel Rees",
                "title": "Sayings of the Century",
                "price": 8.95
            },
            {
                "category": "fiction",
                "author": "Evelyn Waugh",
                "title": "Sword of Honour",
                "price": 12.99
            },
            {
                "category": "fiction",
                "author": "Herman Melville",
                "title": "Moby Dick",
                "isbn": "0-553-21311-3",
                "price": 8.99
            },
            {
                "category": "fiction",
                "author": "J. R. R. Tolkien",
                "title": "The Lord of the Rings",
                "isbn": "0-395-19395-8",
                "price": 22.99
            }
        ],
        "bicycle": {
            "color": "red",
            "price": 19.95
        }
    },
    "expensive": 10
}

讀取所有書籍的作者：

List<String> authors = JsonPath.read(json, "$.store.book[*].author");

讀取所有書籍並過濾：

// 所有價格低於 10 的書籍
List<Map<String, Object>> books =  JsonPath.parse(json)
                                     .read("$.store.book[?(@.price < 10)]");

// 也可以透過 Filter API 來進行過濾
Filter cheapFictionFilter = filter(
   where("category").is("fiction").and("price").lte(10D)
);

List<Map<String, Object>> books = JsonPath.parse(json).read("$.store.book[?]", cheapFictionFilter);

相關地址

• 專案地址：
• JSONPath 介紹：

Caffeine：強大的本地快取

專案介紹

Caffeine 是我最常用的一款本地快取，類似於 ConcurrentMap，但提供快取功能更全面，效能也非常強悍。

效能有多牛呢？官方文件的基準測試中已經給出了詳細的答案，地址： 。

下圖是 8 執行緒 對一個配置了最大容量的快取進行併發讀和寫，常見的本地快取實現方案的效能對比。

併發讀：

併發寫：

除了基本的快取功能之外，Caffeine 還提供了過期、非同步載入等功能。

Caffeine 算的上是本地快取的最佳選擇，像 Redisson、Cassandra、Hbase、Neo4j、Druid 等知名開源專案都用到了 Caffeine。

依賴資訊

Maven 倉庫地址： 。

Java 11 及以上版本使用 3.x ，否則使用2.x。

Maven：

<dependency>
    <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
    <artifactId>caffeine</artifactId>
    <version>3.1.5</version>
</dependency>

Gradle：

implementation 'com.github.ben-manes.caffeine:caffeine:3.1.5'

功能演示

Caffeine 和 API 和 Guava 很像，借鑑了 Guava 的設計。

建立快取：

Cache<Key, Graph> cache = Caffeine.newBuilder()
    .expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)
    .maximumSize(10_000)
    .build();

手動移除快取：

// 單個key
cache.invalidate(key)
// 批次key
cache.invalidateAll(keys)
// 所有key
cache.invalidateAll()

統計：

// 統計快取命中率、快取回收數量、載入新值的平均時間
Cache<String, Object> cache = Caffeine.newBuilder()
    .maximumSize(10_000)
    .recordStats()
    .build();

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• 官方文件：/wiki

Hutool：超全的 Java 工具庫

專案介紹

Hutool 是一個非常使用的 Java 工具類庫，對檔案、流、加密解密、轉碼、正則、執行緒、XML 等 JDK 方法進行了封裝。

真心是一個不錯的工具庫，功能全面，非常適合在自己的專案中使用。

官方是這樣介紹 Hutool 的：

依賴資訊

Maven 倉庫地址： 。

Maven：

<dependency>
    <groupId>cn.hutool</groupId>
    <artifactId>hutool-all</artifactId>
    <version>5.8.16</version>
</dependency>

Gradle：

implementation 'cn.hutool:hutool-all:5.8.16'

功能演示

簡單演示幾個個人覺得比較實用的功能。

型別轉換

Convert 類封裝了針對 Java 常見型別的轉換。

long[] b = {1,2,3,4,5};
String bStr = Convert.toStr(b);//"[1, 2, 3, 4, 5]"

double a = 67556.32;
String digitUppercase = Convert.digitToChinese(a);//"陸萬柒仟伍佰伍拾陸元叄角貳分"

郵件

在 Java 中傳送郵件主要品依靠 javax.mail 包，但是由於使用比較繁瑣，因此 Hutool 針對其做了封裝。

在 classpath（在標準 Maven 專案中為src/main/resources）的 config 目錄下新建mail.setting檔案，完整配置如下（郵件伺服器必須支援並開啟 SMTP 協議）：

# 郵件伺服器的SMTP地址，可選，預設為smtp.<發件人郵箱字尾>
host = smtp.yeah.net
# 郵件伺服器的SMTP埠，可選，預設25
port = 25
# 發件人（必須正確，否則傳送失敗）
from = hutool@yeah.net
# 使用者名稱，預設為發件人郵箱字首
user = hutool
# 密碼（注意，某些郵箱需要為SMTP服務單獨設定授權碼，詳情檢視相關幫助）
pass = q1w2e3

傳送郵件非常簡單：

MailUtil.send("hutool@foxmail.com", "測試", "郵件來自Hutool測試", false);

支援群發：

ArrayList<String> tos = CollUtil.newArrayList(
    "person1@bbb.com",
    "person2@bbb.com",
    "person3@bbb.com",
    "person4@bbb.com");

MailUtil.send(tos, "測試", "郵件來自Hutool群發測試", false);

支援新增一個或者多個附件：

MailUtil.send("hutool@foxmail.com", "測試", "<h1>郵件來自Hutool測試</h1>", true, FileUtil.file("d:/aaa.xml"));

除了使用配置檔案定義全域性賬號以外，MailUtil.send方法同時提供過載方法可以傳入一個MailAccount物件，這個物件為一個普通 Bean，記錄了郵件伺服器資訊。

MailAccount account = new MailAccount();
account.setHost("smtp.yeah.net");
account.setPort("25");
account.setAuth(true);
account.setFrom("hutool@yeah.net");
account.setUser("hutool");
account.setPass("q1w2e3");

MailUtil.send(account, CollUtil.newArrayList("hutool@foxmail.com"), "測試", "郵件來自Hutool測試", false);

唯一 ID

在分散式環境中，唯一 ID 生成應用十分廣泛，生成方法也多種多樣，Hutool 針對一些常用生成策略做了簡單封裝。

Hutool 提供的唯一 ID 生成器的工具類，涵蓋了：

• UUID
• ObjectId（MongoDB）
• Snowflake（Twitter）

拿 UUID 舉例！

Hutool 重寫java.util.UUID的邏輯，對應類為cn.hutool.core.lang.UUID，使生成不帶-的 UUID 字串不再需要做字元替換，效能提升一倍左右。

//生成的UUID是帶-的字串，類似於：a5c8a5e8-df2b-4706-bea4-08d0939410e3
String uuid = IdUtil.randomUUID();

//生成的是不帶-的字串，類似於：b17f24ff026d40949c85a24f4f375d42
String simpleUUID = IdUtil.simpleUUID();

HTTP 請求工具類

針對最為常用的 GET 和 POST 請求，HttpUtil 封裝了兩個方法，

• HttpUtil.get
• HttpUtil.post

GET 請求：

// 最簡單的HTTP請求，可以自動透過header等資訊判斷編碼，不區分HTTP和HTTPS
String result1= HttpUtil.get(");

// 當無法識別頁面編碼的時候，可以自定義請求頁面的編碼
String result2= HttpUtil.get(", CharsetUtil.CHARSET_UTF_8);

//可以單獨傳入http引數，這樣引數會自動做URL編碼，拼接在URL中
HashMap<String, Object> paramMap = new HashMap<>();
paramMap.put("city", "北京");

String result3= HttpUtil.get(", paramMap);

POST 請求：

HashMap<String, Object> paramMap = new HashMap<>();
paramMap.put("city", "北京");

String result= HttpUtil.post(", paramMap);

檔案上傳：

HashMap<String, Object> paramMap = new HashMap<>();
//檔案上傳只需將引數中的鍵指定（預設file），值設為檔案物件即可，對於使用者來說，檔案上傳與普通表單提交併無區別
paramMap.put("file", FileUtil.file("D:\\face.jpg"));

String result= HttpUtil.post(", paramMap);

快取

Hutool 提供了常見的幾種快取策略的實現：

1. FIFO(first in first out) ：先進先出策略。
2. LFU(least frequently used) ：最少使用率策略。
3. LRU(least recently used) ：最近最久未使用策略。
4. Timed ：定時策略。
5. Weak ：弱引用策略。

並且，Hutool 還支援將小檔案以 byte[] 的形式快取到內容中，減少檔案的訪問，以解決頻繁讀取檔案引起的效能問題。

FIFO(first in first out) 策略快取使用:

Cache<String,String> fifoCache = CacheUtil.newFIFOCache(3);

//加入元素，每個元素可以設定其過期時長，DateUnit.SECOND.getMillis()代表每秒對應的毫秒數，在此為3秒
fifoCache.put("key1", "value1", DateUnit.SECOND.getMillis() * 3);
fifoCache.put("key2", "value2", DateUnit.SECOND.getMillis() * 3);
fifoCache.put("key3", "value3", DateUnit.SECOND.getMillis() * 3);

//由於快取容量只有3，當加入第四個元素的時候，根據FIFO規則，最先放入的物件將被移除
fifoCache.put("key4", "value4", DateUnit.SECOND.getMillis() * 3);

//value1為null
String value1 = fifoCache.get("key1");

控制檯列印封裝

一般情況下，我們列印資訊到控制檯小夥伴們應該再熟悉不過了！

System.out.println("Hello World");

但是，這種方式不滿足很多場景的需要：

1. 不支援引數，物件列印需要拼接字串
2. 不能直接列印陣列，需要手動呼叫Arrays.toString

為此，Hutool 封裝了Console物件。

Console物件的使用更加類似於 Javascript 的console.log()方法，這也是借鑑了 JS 的一個語法糖。

String[] a = {"java", "c++", "c"};
Console.log(a);//控制檯輸出：[java, c++, c]

Console.log("This is Console log for {}.", "test");//控制檯輸出：This is Console log for test.

加密解密

Hutool 支援對稱加密、非對稱加密、摘要加密、訊息認證碼演算法、國密。

這裡以國密為例，Hutool 針對Bouncy Castle做了簡化包裝，用於實現國密演算法中的 SM2、SM3、SM4。

國密演算法需要引入Bouncy Castle庫的依賴:

<dependency>
    <groupId>org.bouncycastle</groupId>
    <artifactId>bcprov-jdk15to18</artifactId>
    <version>1.69</version>
</dependency>

SM2 使用自定義金鑰對加密或解密 ：

String text = "JavaGuide:一份涵蓋大部分 Java 程式設計師所需要掌握的核心知識。準備 Java 面試，首選 JavaGuide！";
System.out.println("原文：" + text);

KeyPair pair = SecureUtil.generateKeyPair("SM2");
// 公鑰
byte[] privateKey = pair.getPrivate().getEncoded();
// 私鑰
byte[] publicKey = pair.getPublic().getEncoded();

SM2 sm2 = SmUtil.sm2(privateKey, publicKey);
// 公鑰加密，私鑰解密
String encryptStr = sm2.encryptBcd(text, KeyType.PublicKey);
System.out.println("加密後：" + encryptStr);

String decryptStr = StrUtil.utf8Str(sm2.decryptFromBcd(encryptStr, KeyType.PrivateKey));
System.out.println("解密後：" + decryptStr);

SM2 簽名和驗籤 ：

//加簽
String sign = sm2.signHex(HexUtil.encodeHexStr(text));
System.out.println("簽名：" + sign);
//驗籤
boolean verify = sm2.verifyHex(HexUtil.encodeHexStr(text), sign);
System.out.println("驗籤：" + verify);

執行緒池

Hutool 支援使用建造者的模式建立自定義執行緒池，這樣看著更加清晰。

private static ExecutorService pool = ExecutorBuilder.create()
              .setCorePoolSize(10)//初始池大小
              .setMaxPoolSize(20) //最大池大小
              .setWorkQueue(new LinkedBlockingQueue<>(100))//最大等待數為100
              .setThreadFactory(ThreadFactoryBuilder.create().setNamePrefix("IM-Pool-").build())// 執行緒池命名
              .build();

實際專案中，如果一個物件的屬性比較多，有限考慮使用建造者模式建立物件。

並且，Hutool 還提供一個全域性的執行緒池，預設所有非同步方法在這個執行緒池中執行。

• ThreadUtil.execute : 直接在公共執行緒池中執行執行緒
• ThreadUtil.execAsync: 執行非同步方法
• ......

Hutool 自身就大量用到了 ThreadUtil，比如敏感詞工具類 SensitiveUtil：

public static void init(final Collection<String> sensitiveWords, boolean isAsync){
  if(isAsync){
    // 非同步初始化敏感詞樹
    ThreadUtil.execAsync(new Callable<Boolean>(){
      @Override
      public Boolean call() throws Exception {
        init(sensitiveWords);
        return true;
      }

    });
  }else{
    // 同步初始化敏感詞樹
    init(sensitiveWords);
  }
}

相關地址

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後記

Java 的一大優勢就是生態特別好， 包含了許多好用的工具類庫和框架，幾乎覆蓋了所有的需求場景。很多事情我們完全不需要自己從頭開始做，利用現有的穩定可靠的工具類庫可以大大提高開發效率。

比如 Excel 文件處理，你可以考慮下面這幾個開源的工具類庫：

• easyexcel^[1] :快速、簡單避免 OOM 的 Java 處理 Excel 工具。
• excel-streaming-reader^[2]：Excel 流式程式碼風格讀取工具（只支援讀取 XLSX 檔案），基於 Apache POI 封裝，同時保留標準 POI API 的語法。
• myexcel^[3]：一個集匯入、匯出、加密 Excel 等多項功能的工具包。

再比如 PDF 文件處理：

• pdfbox^[4] :用於處理 PDF 文件的開放原始碼 Java 工具。該專案允許建立新的 PDF 文件、對現有文件進行操作以及從文件中提取內容。PDFBox 還包括幾個命令列實用程式。PDFBox 是在 Apache 2.0 版許可下發布的。
• OpenPDF^[5]：OpenPDF 是一個免費的 Java 庫，用於使用 LGPL 和 MPL 開源許可建立和編輯 PDF 檔案。OpenPDF 基於 iText 的一個分支。
• itext7^[6]：iText 7 代表了想要利用利用好 PDF 的開發人員的更高階別的 sdk。iText 7 配備了更好的文件引擎、高階和低階程式設計功能以及建立、編輯和增強 PDF 文件的能力，幾乎對每個工作流都有好處。
• FOP^[7] :Apache FOP 專案的主要的輸出目標是 PDF。

我的網站上總結了 Java 開發常用的一些工具類庫，可以作為參考： 。

參考資料