環境

JDK 1.8.0_162
Apache POI 3.15
Excel2016

build.gradle

dependencies {
    compile group: 'org.apache.poi', name: 'poi', version: '3.15'
    compile group: 'org.apache.poi', name: 'poi-ooxml', version: '3.15'
}

やりたいこと

Apache POIで、Excelファイルを読み込み、セル内の数式の結果を取得したいです。

コードは、以下の通りです。

SampleApachePoiUtil.java

public class SampleApachePoiUtil {

    /**
     * セル内の数式を計算し、結果をStringとして返す。
     * @param formulaCell 数式を含むセル
     * @return 数式の結果（String)
     */
    public static String getStringFormulaValue(Cell formulaCell) {
        Workbook book = formulaCell.getSheet().getWorkbook();
        CreationHelper helper = book.getCreationHelper();
        FormulaEvaluator evaluator = helper.createFormulaEvaluator();
        CellValue value = evaluator.evaluate(formulaCell);
        //【注意】Stringであること前提
        return value.getStringValue();
    }


    public static void sample(File file) throws IOException, InvalidFormatException {
        Workbook workbook = WorkbookFactory.create(file);
        Sheet sheet = workbook.getSheet("main");
        //数式を含むセル("main"シートのA1セル）
        Cell formulaCell = sheet.getRow(0).getCell(0);
        //数式を計算する
        String result = getStringFormulaValue(formulaCell);
        System.out.println("result = " + result);
        workbook.close();
    }
}

参考サイト

問題

"あ・い"というシートのセルを参照する数式、=あ・い!A1の結果を取得しようとしたら、FormulaParseExceptionが発生しました。

Exception in thread "main" org.apache.poi.ss.formula.FormulaParseException: Specified named range 'あ' does not exist in the current workbook.
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.parseNonRange(FormulaParser.java:898)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.parseRangeable(FormulaParser.java:490)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.parseRangeExpression(FormulaParser.java:311)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.parseSimpleFactor(FormulaParser.java:1509)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.percentFactor(FormulaParser.java:1467)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.powerFactor(FormulaParser.java:1454)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.Term(FormulaParser.java:1827)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.additiveExpression(FormulaParser.java:1955)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.concatExpression(FormulaParser.java:1939)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.comparisonExpression(FormulaParser.java:1896)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.intersectionExpression(FormulaParser.java:1869)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.unionExpression(FormulaParser.java:1849)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.parse(FormulaParser.java:1997)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.parse(FormulaParser.java:170)
	at org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFEvaluationWorkbook.getFormulaTokens(XSSFEvaluationWorkbook.java:85)
	at org.apache.poi.ss.formula.WorkbookEvaluator.evaluateAny(WorkbookEvaluator.java:315)
	at org.apache.poi.ss.formula.WorkbookEvaluator.evaluate(WorkbookEvaluator.java:259)
	at org.apache.poi.xssf.usermodel.BaseXSSFFormulaEvaluator.evaluateFormulaCellValue(BaseXSSFFormulaEvaluator.java:65)
	at org.apache.poi.ss.formula.BaseFormulaEvaluator.evaluate(BaseFormulaEvaluator.java:101)
	at SampleApachePoiUtil.getStringFormulaValue(SampleApachePoiUtil.java:21)
	at SampleApachePoiUtil.sample(SampleApachePoiUtil.java:33)
	at Main.main(Main.java:7)

「あ」という名前のセル範囲が、存在しないと言われました。
どうやら、シート名が正しく解析できず、なぜか「セルの名前」と判断されたようです。

原因調査

問題が発生するパターン

参照しているシート名と、ファイルの拡張子を変えて、エラーが発生するかどうかを確認しました。

拡張子	数式が参照しているシート名	結果
xlsx	あ・い	NG
xlsx	あい	OK
xlsx	・	NG
xlsx	あ〒い	NG
xls	あ・い	OK

非ASCII文字が原因ではなく、「・」や「〒」などの特殊な文字？が原因のようです。

以下は、シート名が"・"のときのスタックトレースです。
シート名が"あ・い"のときと、メッセージが異なっていました。

Exception in thread "main" org.apache.poi.ss.formula.FormulaParseException: Parse error near char 0 '・' in specified formula '・!A1'. Expected cell ref or constant literal
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.expected(FormulaParser.java:262)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.parseSimpleFactor(FormulaParser.java:1514)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.percentFactor(FormulaParser.java:1467)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.powerFactor(FormulaParser.java:1454)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.Term(FormulaParser.java:1827)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.additiveExpression(FormulaParser.java:1955)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.concatExpression(FormulaParser.java:1939)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.comparisonExpression(FormulaParser.java:1896)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.intersectionExpression(FormulaParser.java:1869)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.unionExpression(FormulaParser.java:1849)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.parse(FormulaParser.java:1997)
	at org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.parse(FormulaParser.java:170)
	at org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFEvaluationWorkbook.getFormulaTokens(XSSFEvaluationWorkbook.java:85)
	at org.apache.poi.ss.formula.WorkbookEvaluator.evaluateAny(WorkbookEvaluator.java:315)
	at org.apache.poi.ss.formula.WorkbookEvaluator.evaluate(WorkbookEvaluator.java:259)
	at org.apache.poi.xssf.usermodel.BaseXSSFFormulaEvaluator.evaluateFormulaCellValue(BaseXSSFFormulaEvaluator.java:65)
	at org.apache.poi.ss.formula.BaseFormulaEvaluator.evaluate(BaseFormulaEvaluator.java:101)
	at SampleApachePoiUtil.getStringFormulaValue(SampleApachePoiUtil.java:21)
	at SampleApachePoiUtil.sample(SampleApachePoiUtil.java:33)
	at Main.main(Main.java:7)

数式のセルをデバッガで確認

デバッグで、formulaCell._cellの中身を確認しました。

<xml-fragment r="A1" s="1" t="str" xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006" xmlns:r="http://schemas.openxmlformats.org/officeDocument/2006/relationships" xmlns:x14ac="http://schemas.microsoft.com/office/spreadsheetml/2009/9/ac" xmlns:xr="http://schemas.microsoft.com/office/spreadsheetml/2014/revision" xmlns:xr2="http://schemas.microsoft.com/office/spreadsheetml/2015/revision2" xmlns:xr3="http://schemas.microsoft.com/office/spreadsheetml/2016/revision3" xmlns:main="http://schemas.openxmlformats.org/spreadsheetml/2006/main">
  <main:f>あ・い!A1</main:f>
  <main:v>hoge</main:v>
</xml-fragment>

<main:f>には数式、<main:v>には数式の結果が格納されていました。
格納されている値は期待した通りなので、Excelファイルの読み込みは問題なさそうです。

※たぶん、"f"は formula, "v"は valueのこと
※<main:v>に格納されている値は、Apache POIが計算した値ではなく、Excelファイルに格納されている値。計算結果はキャッシュされるらしい。

The Excel file format (both .xls and .xlsx) stores a "cached" result for every formula along with the formula itself.

https://poi.apache.org/spreadsheet/eval.html 引用

「・」について

日本語読み：中点
ユニコード：U+30FB
- 10進数だと12539
ユニコード名：KATAKANA MIDDLE DOT

https://www.fileformat.info/info/unicode/char/30fb/index.htm
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%AD%E9%BB%92

解決

Apache POIのバージョンを3.15から3.16（厳密には3.16-beta2）に上げたら、エラーは出なくなり、期待した通りの動きになりました。

Apache POI 3.16-beta2の変更履歴

以下は関連するバグ報告です。こちらは、「・」を含むシート名に対してshiftRowsメソッドを実行したら、エラーになったそうです。
Partial support for unicode sheet names

修正したソースの差分です。
https://svn.apache.org/viewvc/poi/trunk/src/java/org/apache/poi/ss/formula/FormulaParser.java?r1=1778418&r2=1778417&pathrev=1778418

エラーの原因

FormulaParser.javaのisUnquotedSheetNameCharメソッドが、直接的な原因でした。

数式に含まれているシート名は、org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.javaのparseSheetNameメソッドで取得します。

poi-3.15-source.jar\org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.java

private SheetIdentifier parseSheetName() {
//...
        // unquoted sheet names must start with underscore or a letter
        if (look =='_' || Character.isLetter(look)) {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            // can concatenate idens with dots
            while (isUnquotedSheetNameChar(look)) {
                sb.append(look);
                GetChar();
            }
            NameIdentifier iden = new NameIdentifier(sb.toString(), false);
            SkipWhite();
            if (look == '!') {
                GetChar();
                return new SheetIdentifier(bookName, iden);
            }
            // See if it's a multi-sheet range, eg Sheet1:Sheet3!A1
            if (look == ':') {
                return parseSheetRange(bookName, iden);
            }
            return null;
        }
//...

parseSheetNameメソッドで呼んでいるisUnquotedSheetNameCharメソッドの定義です。

poi-3.15-source.jar\org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.java

    /**
     * very similar to {@link SheetNameFormatter#isSpecialChar(char)}
     */
    private static boolean isUnquotedSheetNameChar(char ch) {
        if(Character.isLetterOrDigit(ch)) {
            return true;
        }
        switch(ch) {
            case '.': // dot is OK
            case '_': // underscore is OK
                return true;
        }
        return false;
    }

isUnquotedSheetNameCharメソッドの戻り値は、以下の結果になります。

文字	UnicodeのCategory	isUnquotedSheetNameCharの戻り値
あ	Letter, Other [Lo]	true
・	Punctuation, Other [Po]	false
い	Letter, Other [Lo]	true

isUnquotedSheetNameCharメソッドに・を渡すとfalseを返すので、シート名を正しく取得できず、エラーになりました。

`isUnquotedSheetNameChar`メソッドの修正版（Apache POI 3.16 beta2）

poi-3.16-beta2-source.jar\org.apache.poi.ss.formula.FormulaParser.java

    /**
     * very similar to {@link SheetNameFormatter#isSpecialChar(char)}
     * @param ch unicode codepoint
     */
    private static boolean isUnquotedSheetNameChar(int ch) {
        if(Character.isLetterOrDigit(ch)) {
            return true;
        }
        // the sheet naming rules are vague on whether unicode characters are allowed
        // assume they're allowed.
        if (ch > 128) {
            return true;
        }
        switch(ch) {
            case '.': // dot is OK
            case '_': // underscore is OK
                return true;
        }
        return false;
    }

変更点は、以下の2つです。

ユニコード対応
非ASCII文字は、常にtrueを返す

「・」もtrueを返すようになりました。

まとめ

Apache POI 3.15で、以下の条件を満たす数式を計算すると、FormulaParseExceptionが発生する
- XLSX形式
- シート名に「・」などの文字を含むシートのセルを、参照している
  - Character.isLetterOrDigitメソッドがfalseを返す文字
Apache POI 3.16では、上記の問題が解決されている

補足

Excelの数式のBNE

https://github.com/apache/poi/blob/trunk/src/java/org/apache/poi/ss/formula/FormulaParser.java 引用

 This class parses a formula string into a List of tokens in RPN order.
 Inspired by
           Lets Build a Compiler, by Jack Crenshaw
 BNF for the formula expression is :
 <expression> ::= <term> [<addop> <term>]*
 <term> ::= <factor>  [ <mulop> <factor> ]*
 <factor> ::= <number> | (<expression>) | <cellRef> | <function>
 <function> ::= <functionName> ([expression [, expression]*])
 
 For POI internal use only

RPN(Reverse Polish Notation, 逆ポーランド記法）順で、トークンリストを作っている
Let's Build a Compiler, by Jack Crenshawにインスパイアされた
- https://compilers.iecc.com/crenshaw/

「・」のUnicodeカテゴリ

Apache POIとは関係ない話です。
「・」のカテゴリは「Punctuation, Other [Po]」ですが、Unicode4.1より前では「Punctuation, Connector [Pc]」でした。
http://www.unicode.org/reports/tr44/tr44-4.html#Change_History

この関係で、「Java6ではメソッド名に『・』が使えたのに、Java7で使えなくなった」、という問題があったそうです。
恐ろしい。。。

分からなかったこと

XLS形式（Excel 2003形式）では、エラーが起きなかった理由

デバッガを用いて、以下のことが分かりました。

FormulaParserのparseSheetNameメソッドは通らない
org.apache.poi.ss.formula.WorkbookEvaluatorが利用される

WorkbookEvaluatorのJavaDocには、「計算結果のキャッシュを保持する」と書いてあります。

For performance reasons, this class keeps a cache of all previously calculated intermediate cell values.

https://poi.apache.org/apidocs/org/apache/poi/ss/formula/WorkbookEvaluator.html 引用

計算結果のキャッシュを参照しているから、エラーにならなかったんですかね？