[C#]Attribute + TypeConverter 实现 Excel To Json

起因

最近在项目上需要实现一个功能，把 Excel 的内容转成 Json 作为配置文件，对于 Excel 的操作，有个开源的类库 Epplus，而对于 Json 序列化，用到了 Newtonsoft 的 Json.NET，实现上使用了 Attribute + TypeConverter，Attribute 用于标记列与属性的对应关系，TypeConverter 用于处理特殊数据结构。

先看下效果：

Excel 数据

转换后Json

可以看到 C 列 含有空格，转换后变成了下划线，D 列被转换成了 List<string>

调用：

static void Main(string[] args)
{
    using (var fileStream = File.Open("../../test.xlsx", FileMode.Open, FileAccess.Read))
    {
        xlPackage = new ExcelPackage(fileStream);
        var workBook = xlPackage.Workbook;
        var workSheet = workBook.Worksheets["sheet1"];
        var converter = new ModelConverter<TestModel>(workSheet, 3);
        var result = converter.Convert();
        var json = JsonConvert.SerializeObject(result);
    }
}

是不是很简洁呀

Epplus

基本介绍

Epplus 是用 .net 实现的用于对 Excel 进行读写操作的开源类库，封装了对 Excel 表格的读写操作，功能强大，还能生成公式。由于我们不负责维护 Excel ，只是从里面读取内容并转换成 Json，因此只需要用到 Epplus 提供的读取 Excel 的功能就够用了。Epplus 提供了如下功能：

• 单元格范围读取
• 单元格样式(边框，字体颜色，填充颜色，字体，数字格式，对齐样式)
• 数据验证
• 带条件格式化
• 图表
• 插入图片
• 插入形状
• Comments
• 表格
• 数据透视表
• 文件保护
• 加密
• VBA 脚本
• 公式计算等

安装

直接使用 Nuget 命令安装引用

Install-Package EPPlus -Version 4.5.2.1

注意

Epplus 基于 GNU License，如果直接修改和使用源码，由于 GNU License 的传染性，使得你的项目必须以相同的 License 进行授权，即必须开放源代码，所以使用源码要慎重，最好通过 Nuget 命令使用编译好的类库文件(dll)，而不要直接使用源代码

Json.NET

Json.NET 是 Newtonsoft 提供的一个强大的处理 Json 文本的 .net 类库，实现了 Json 序列化，反序列化，按照 Json 路径访问，XML Json 互转等功能，这里我们只用到了 Json 序列化。

安装

直接使用 Nuget 命令安装

Install-Package Newtonsoft.Json -Version 11.0.2

实现思路

要实现 Excel to Json，大体分为四个步骤：

1. 找到 Excel 表中每一列与 object 属性的对应关系
2. 遍历 Excel 表中的每一行，转换成 object 集合
3. 对于单元格中的数据，可能需要做特殊处理，比如读取单元格并替换内容里的空格，把单元格内容按一定格式转换成列表等
4. 把生成的 object 集合转换成 J

本着方便扩展、解耦的原则，想到了一个 Attribute + TypeConverter 的实现，利用 Attribute 标记属性与 Excel 表格每列的对应关系，方便统一集中管理。用 TypeConvertor 能够使用 .net 自带的 TypeConverter Attribute 对需要特殊处理的字段进行自动格式转换。

Attribute

关于 Attribute 的相关知识请参考 C#系列之Attribute与反射

TypeConverter

TypeConverter 是 .net 提供的用于类型转换的基类，通过 override CanConvertFrom CanConvertTo ConvertFrom ConvertTo 方法来实现从特定类型转换到该类型，或者通过该类型转换成特定类型，在这里因为我们不需要把属性类型转换成其他类型，只需要把从 Excel 里面来的数据，通常是 string，转换成 object 属性声明的类型即可，因此只需要实现 CanConvertFrom 和 ConvertFrom。另外它需要一个 TypeConverterAttribute 配合一起使用，标记当前属性使用什么样的 TypeConverter 可以转换成该属性的声明类型，比如：

public class TestModel
{
...
    [WorkSheetColumn("D")]
    [TypeConverter(typeof(ListStringConverter))]
    public List Hobby { get; set; }
...
}

public class ListStringConverter : TypeConverter 
{
    public override bool CanConvertFrom(ITypeDescriptorContext context, Type sourceType)
        {
            if (sourceType == typeof(string))
            {
                return true;
            }

            return base.CanConvertFrom(context, sourceType);
        }

    public override object ConvertFrom(ITypeDescriptorContext context, CultureInfo culture, object value)
    {
        if (value is string)
        {
            var strValue = value.ToString();
            if (string.IsNullOrEmpty(strValue) || strValue == "N/A")
            {
                return new List();
            }

            return value.ToString().Split(',').ToList();
        }

        return value;
    }
}

标记对应关系

为了标记 object 属性和 Excel 单元格的对应关系，我们需要实现一个 WorksheetColumnAttribute, 它只包含一个属性 ColumnName, 限定用于 Property，为什么限定为 Property，下面说

[AttributeUsage(AttributeTargets.Property)]
public class WorkSheetColumnAttribute : Attribute
{
    public string ColumnName { get; private set; }

    public WorkSheetColumnAttribute(string columnName)
    {
        ColumnName = columnName;
    }
}

Model 实现

Model 保存了所有的对应关系及转换关系，方便集中管理

public class TestModel
{
	[WorkSheetColumn("A")]
	public string Name { get; set; }

	[WorkSheetColumn("B")]
	public int Age { get; set; }

	[WorkSheetColumn("C")]
	[TypeConverter(typeof(NoSpaceConverter))]
	public string FavoriteFruit { get; set; }

	[WorkSheetColumn("D")]
	[TypeConverter(typeof(ListStringConverter))]
	public List Hobby { get; set; }
}

转化

转化分为2步

1. 把 Model 上所有的 WorkSheetColumn 和 TypeConverter Attribute 找出，建立 列名-属性-TypeConverter 的对应关系，定义了一个叫做 MappingInfo 的类来存储对应关系。由于每一行的数据结构都一致，所以只需要建立一次对应关系就可以了。上面提到 WorkSheetColumnAttribute 限定只能应用到 Property，是因为我们在使用反射的时候直接遍历 Model 上的所有 Property，并保存成 PropertyInfo，这样就不用考虑 field 的情况，能够简化实现
2. 循环遍历 Excel 的所有行，调用对应关系进行转换

public class ModelConverter<T>  where T : class, new()
{
	private readonly ExcelRange _excelRange;

	private readonly int _startRow;

	private readonly int _endRow;

	public ModelConverter(ExcelWorksheet workSheet, int startRow)
	{
		_excelRange = workSheet.Cells;
		_startRow = startRow;
		_endRow = workSheet.Dimension.End.Row;
	}

	public IList Convert()
	{
		var mappingDic = GetMappingDic();
		var result = new List<T>();
		for (var index = _startRow; index <= _endRow; index++)
		{
			var instance = new T();
			foreach (var mappingInfo in mappingDic)
			{
				mappingInfo.PropertyInfo.SetValue(instance,
					mappingInfo.TypeConverter.ConvertFrom(_excelRange[string.Format("{0}{1}", mappingInfo.ColumnName, index)].Text), (object[])null);
			}

			result.Add(instance);
		}

		return result;
	}

	private List<MappingInfo> GetMappingDic()
	{
		var properties = typeof(T).GetProperties();
		var result = new List<MappingInfo>();
		foreach (var propertyInfo in properties)
		{
			var workColumnAttribute =(WorkSheetColumnAttribute)propertyInfo.GetCustomAttributes(typeof(WorkSheetColumnAttribute), false).FirstOrDefault();
			if (workColumnAttribute == null)
			{
				continue;
			}
			
			var mappingInfo =  new MappingInfo()
			{
				ColumnName = workColumnAttribute.ColumnName,
				PropertyInfo = propertyInfo,
			};

			var propertyDescriptorCollection = TypeDescriptor.GetProperties(typeof(T));
			mappingInfo.TypeConverter = propertyDescriptorCollection.Find(propertyInfo.Name, false).Converter;
			result.Add(mappingInfo);
		}

		return result;
	}

	public class MappingInfo
	{
		public PropertyInfo PropertyInfo { get; set; }

		public string ColumnName { get; set; }

		public TypeConverter TypeConverter { get; set; }
	}
}

Json 序列化

序列化用到 Json.NET 的 JsonConvert 类，一行代码搞定

var json = JsonConvert.SerializeObject(result);

优缺点

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优点：

• 把属性与列名对应关系集中在一起，方便维护，并且易于扩展，加入新的列只需要新加属性就可以了
• 使用 TypeConveterAttribute 进行特殊处理，对于新的类型处理只需新加 TypeConverter 就可以，不用修改 ModelConverter 类，做到了开闭有度
• 只创建一次对应关系
• 用这种思路可以实现其他 class 到 class 的类型转换

缺点：

• 只实现了简单的 Excel 列对应关系，对于复杂的表格，还需要进一步考虑对应关系的设计，如好几列共同构成一个子类型

完整代码

见 Github

参考链接

TypeConverterAttribute
TypeConverter

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