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全文搜索引擎ElasticSearch_java全文搜索引擎esqueryhelp

作者：小丑西瓜9 | 2024-03-29 06:42:10

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java全文搜索引擎esqueryhelp

什么是ElasticSearch?

Elasticsearch和Redis, Mysql一样,不仅服务于Java语言,其它语言也可以使用, 它的功能也类似一个数据库,能高效的从大量数据中搜索匹配指定关键字的内容, 它将数据保存在硬盘中

ES底层技术

ES使用了java的一套名为Lucene的API, 这个API提供了全文搜索引擎核心操作的接口, 相当于搜索引擎的核心支持,ES是在Lucene的基础上进行了完善,实现了开箱即用的搜索引擎软件, 市面上和ES功能类似的软件有Solr/MongoDB

为什么需要Elasticsearch?

数据库进行模糊查询效率严重低下

所有关系型数据库都有这个缺点(mysql\mariaDB\oracle\DB2等)

在执行类似下面模糊查询时

select * from spu where spu_name like '%鼠标%'

测试证明一张千万级别的数据表进行模糊查询需要20秒以上

原因是模糊查询时因为'%鼠标%',使用的是前模糊条件, 使用索引必须明确前面的内容是什么,前模糊查询是不能使用索引的,只能是全表的逐行搜索,所以效率非常低

当前互联网项目要求"三高"的需求下,这样的效率肯定不能接受

Elasticsearch主要是为了解决数据库模糊查询性能低下问题的

ES进行优化之后,从同样数据量的ES中查询相同条件数据,效率能够提高100倍以上

ES运行原理

要想使用ES提高模糊查询效率

首先要将数据库中的数据复制到ES中

在新增数据到ES的过程中,ES可以对指定的列进行分词索引保存在索引库中, 形成倒排索引结构

ES启动

双击bin\elasticsearch.bat

验证ES的运行状态

浏览器输入地址:localhost:9200看到如下内容即可

ES基本使用

操作ES是对ES发送请求

我们创建一个子项目search,在这个子项目中创建一个专门发送各种类型请求的文件来操作ES

创建search项目也要父子相认


### 三个#是注释,也是分隔符,每个请求编写前必须使用###与上个请求分隔
GET http://localhost:9200
 
### 测试ES的分词功能,运行分词,查看分词结果
POST http://localhost:9200/_analyze
Content-Type: application/json
 
{
  "text": "my name is hanmeimei",
  "analyzer": "standard"
}

analyze:分析

analyzer:分析者(分词器)

standard是ES默认的分词器,"analyzer": "standard"是可以省略的

standard这个分词器只能对英文等西文字符(有空格的),进行正确分词

但是中文分词不能按空格分,按这个分词器分词,每个字都会形成分词,这样的结果不能满足我们日常的搜索需要

解决中文不能正确分词的问题

实际上要引入一个中文常见词语的词库,分词时按照词库中的词语分词即可

我们可以使用免费的中文分词器词库插件IK来实现中文分词效果

我们安装的ik实际上不只一个分词器

实际上除了ik_smart之外还有ik_max_word

ik_smart

优点:特征是粗略快速的将文字进行分词,占用空间小,查询速度快
缺点:分词的颗粒度大,可能跳过一些重要分词,导致查询结果不全面,查全率低

ik_max_word

优点:特征是详细的文字片段进行分词,查询时查全率高,不容易遗漏数据
缺点:因为分词太过详细,导致有一些无用分词,占用空间较大,查询速度慢

使用ES操作数据

ES是一个数据库性质的软件

可以执行增删改查操作,只是他操作数据不使用sql,数据的结构和关系型数据库也不同

我们先了解一下ES保存数据的结构

ES启动后,ES服务可以创建多个index(索引),index可以理解为数据库中表的概念
一个index可以创建多个保存数据的document(文档),一个document理解为数据库中的一行数据
一个document中可以保存多个属性和属性值,对应数据库中的字段(列)和字段值

SpringBoot 操作 Elasticsearch

原生状态下,我们使用JDBC连接数据库,因为代码过于繁琐,所以改为使用Mybatis框架

在ES的原生状态下,我们java代码需要使用socket访问ES,但是也是过于繁琐,我们可以使用SpringData框架简化

Spring Data

Spring Data是Spring提供的一套连接各种第三方数据源的框架集

我们需要使用的是其中连接ES的Spring Data Elasticseatrch

官方网站:Spring Data


<!--  spring data elasticsearch 依赖   -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-elasticsearch</artifactId>
        </dependency>

application.properties添加配置


# 配置ES所在的ip地址和端口号
spring.elasticsearch.rest.uris=http://localhost:9200
 
# 设置日志门槛,用于显示ES运行信息
logging.level.cn.tedu.search=debug
# SpringDataElasticsearch框架中有一个专门的类来输出运行信息,也要设置为debug
logging.level.org.elasticsearch.client.RestClient=debug

创建和ES关联的实体类

和数据库一样

我们操作ES时也需要一个类似实体类的数据类,作为操作ES的数据载体

search项目创建entity包

在包中创建Item(商品)类


@Data
@Accessors(chain = true)    // 支持链式set赋值
@AllArgsConstructor         // 自动生成当前类的全参构造方法
@NoArgsConstructor          // 自动生成当前类的无参构造方法
// @Document注解标记表示当前类是对应ES框架的一个实体类
// indexName来指定对应ES中的索引名称,运行时,SpringDataES框架会自动创建这个索引
@Document(indexName = "items")
public class Item implements Serializable {
 
    // SpringData标记当前字段为主键的注解
    @Id
    private Long id;
    // SpringData 标记title字段支持分词,并定义它的分词器
    @Field(type = FieldType.Text,
            analyzer = "ik_max_word",
            searchAnalyzer = "ik_max_word")
    private String title;
    // 我们设计分类名称是不需要分词的
    @Field(type = FieldType.Keyword)
    private String category;
    @Field(type = FieldType.Keyword)
    private String brand;
    @Field(type = FieldType.Double)
    private Double price;
    // imgPath是图片路径,它不会称为搜索条件,所以可以不创建索引,节省一些空间
    // 设置index=false,就是不会设置索引
    // 但是注意,不设置索引并不是不保存这个数据,ES会保存这个数据
    @Field(type = FieldType.Keyword,index = false)
    private String imgPath;
}

创建操作ES的持久层

SpringData框架对持久层的命名规则

持久层规范名称为repository(仓库),创建这个包,包中创建接口ItemRepository


// Repository是Spring家族框架对持久层的命名
@Repository
public interface ItemRepository extends ElasticsearchRepository<Item,Long> {
    // ItemRepository接口要继承SpringData提供的ElasticsearchRepository父接口
    // 一旦继承,当前接口就可以编写连接ES进行操作的代码了,继承了这个父接口之后
    // 会自动生成对Item数据的基本增删改查方法,无需我们自己编写
    // ElasticsearchRepository<[关联的实体类的名称],[实体类主键的类型]>
}

测试ES

创建test测试包

创建测试类

编写测试


// 必须添加下面的注解,否则无法运行
@SpringBootTest
public class SpringDataTest {
 
    @Autowired
    private ItemRepository itemRepository;
 
    // 执行单增
    @Test
    void addOne(){
        // 实例化一个item对象并赋值
        Item item=new Item()
                .setId(1L)
                .setTitle("罗技激光无线游戏鼠标")
                .setCategory("鼠标")
                .setBrand("罗技")
                .setPrice(188.0)
                .setImgPath("/1.jpg");
        // 利用SpringData提供的新增方法,完成Item新增到ES
        itemRepository.save(item);
        System.out.println("ok");
    }
 
    // 单查
    @Test
    void getOne(){
        // SpringDataElasticsearch提供了按id查询数据的方法
        // Optional是一个容器,但是只能存放一个元素,Springdata返回包含查询结果的Optional对象
        // 可以将Optional理解为一个只能保存一个元素的List
        Optional<Item> optional=itemRepository.findById(1L);
        Item item=optional.get();
        System.out.println(item);
    }
 
    // 批量增
    @Test
    void addList(){
        // 实例化一个List对象,用于保存要新增到ES中对象
        List<Item> list=new ArrayList<>();
        list.add(new Item(2L,"罗技激光有线办公鼠标","鼠标",
                            "罗技",98.0,"/2.jpg"));
        list.add(new Item(3L,"雷蛇机械无线游戏键盘","键盘",
                            "雷蛇",278.0,"/3.jpg"));
        list.add(new Item(4L,"微软有线静音办公鼠标","鼠标",
                            "微软",197.0,"/4.jpg"));
        list.add(new Item(5L,"罗技机械有线背光键盘","键盘",
                            "罗技",226.0,"/5.jpg"));
        itemRepository.saveAll(list);
        System.out.println("OK list");
 
    }
 
 
    // 全查
    @Test
    void getAll(){
        // SpringData提供的全查ES中对应实体类的所有数据的方法
        Iterable<Item> items=itemRepository.findAll();
        for(Item item : items){
            System.out.println(item);
        }
        System.out.println("--------------------------------");
        items.forEach(item -> System.out.println(item));
 
    }
 
}

SpringData自定义查询

SpringData框架提供的基本增删改查方法并不能完全满足我们的业务需要

如果是针对当前Es数据,进行个性化的自定义查询,那还是需要自己编写查询代码

就像我们要实现根据关键词查询商品信息一样,完成类似数据库中的模糊查询


// SpringData实现自定义查询
// 我们要编写遵循SpringData给定格式的方法名
// SpringData会根据我们编写的方法名自动完成数据操作
// query(查询):表示当前方法是一个查询方法,类似sql语句中的select
// Item/Items:确定要查询哪一个实体类,不带s的是单个对象,带s是集合
// By(通过/根据):标识开始设置查询条件,类似sql语句中的where
// Title:要查询的字段,可以根据查询条件修改为Item中的任何字段
// Matches:执行查询的操作,Matches表示字符串的匹配,而且这个匹配是支持分词的,类似sql语句的like

单条件查询

我们查询需求为输出所有数据中title属性包含"游戏"这个分词的商品信息

在SpringData框架下,ItemRepository接口中实现更加简单


// 单条件查询
@Test
void queryOne(){
    // 查询ES中items索引里,title字段包含"游戏"分词的数据
    Iterable<Item> items=itemRepository.queryItemsByTitleMatches("游戏");
    items.forEach(item -> System.out.println(item));
 
}

多条件查询


// 多条件查询
// 多个条件之间要使用逻辑运算符and或or来分隔,表示多个条件间的逻辑关系
// 我们如果要查询title包含某个关键字的同时指定品牌的查询
// 多个参数时,SpringData会按照参数声明的顺序向需要参数的位置赋值,和参数名无关
Iterable<Item> queryItemsByTitleMatchesAndBrandMatches(
                                        String title,String brand);


// 多条件查询
@Test
void queryTwo(){
    // 查询ES中items索引里,title字段包含"游戏"并且品牌是"罗技"的数据
    Iterable<Item> items=itemRepository
            .queryItemsByTitleMatchesAndBrandMatches("游戏","罗技");
    items.forEach(item -> System.out.println(item));
}

底层运行的请求


### 多字段搜索
POST http://localhost:9200/items/_search
Content-Type: application/json
 
{
  "query": {
    "bool": {
      "must": [
        { "match": { "title": "游戏"}},
        { "match": { "brand": "罗技"}}
      ]
    }
  }
}

当查询条件关系为And时,查询语句关键字为must

当查询条件关系为Or时,查询语句关键字为should

排序查询

默认情况下从ES中查询获得的数据排序依据是ES查询得出的相关性分数(score)

但是如果想改变这个排序就需要在查询方法上添加新的关键字

在ItemRepository接口添加具备排序功能的查询方法


//  排序查询
@Test
void queryOrder(){
    Iterable<Item> items=itemRepository
            .queryItemsByTitleMatchesOrBrandMatchesOrderByPriceDesc(
                                        "游戏","罗技");
    items.forEach(item -> System.out.println(item));
}

底层运行的代码


### 多字段搜索
POST http://localhost:9200/items/_search
Content-Type: application/json
 
{
  "query": {
    "bool": {
      "should": [
        { "match": { "title": "游戏"}},
        { "match": { "brand": "罗技"}}
      ]
    }
  },"sort":[{"price":"desc"}]
}

分页查询

SpringData框架支持完成分页查询

需要在ItemRepository接口中修改方法的参数和返回值就可以实现


// 分页查询
// 返回值类型修改为Page类型,这个类型中包含了查询到的当前页数据和本次查询的相关分页信息
// 分页信息指:当前页码,总页数,总条数,每页条数,是否有上一页,是否有下一页等
// 方法参数要添加Pageable,在所有的参数后再添加一个新的参数类型 Pageable
Page<Item> queryItemsByTitleMatchesOrBrandMatchesOrderByPriceDesc(
        String title, String brand, Pageable pageable);


// 分页查询
@Test
void queryPage(){
    int page=2;      //要查询的页码
    int pageSize=2;  //每页的数据条数
    Page<Item> pages=itemRepository
            .queryItemsByTitleMatchesOrBrandMatchesOrderByPriceDesc(
                    "游戏","罗技", PageRequest.of(page-1,pageSize));
    pages.forEach(item -> System.out.println(item));
    // pages对象的分页信息输出
    System.out.println("总页数:"+pages.getTotalPages());
    System.out.println("总条数:"+pages.getTotalElements());
    System.out.println("当前页码:"+(pages.getNumber()+1));
    System.out.println("每页条数:"+pages.getSize());
    System.out.println("是否为首页:"+pages.isFirst());
    System.out.println("是否为末页:"+pages.isLast());
 
}

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