什么是全文检索

数据分类

我们生活中的数据总体分为两种：结构化数据和非结构化数据。
结构化数据：指具有固定格式或有限长度的数据，如数据库，元数据等。
非结构化数据：指不定长或无固定格式的数据，如邮件，word文档等磁盘上的文件

结构化数据搜索

常见的结构化数据也就是数据库中的数据。在数据库中搜索很容易实现，通常都是使用sql语句进行查询，而且能很快的得到查询结果。
为什么数据库搜索很容易？
因为数据库中的数据存储是有规律的，有行有列而且数据格式、数据长度都是固定的。

非结构化数据查询方法

1.顺序扫描法(Serial Scanning)
所谓顺序扫描，比如要找内容包含某一个字符串的文件，就是一个文档一个文档的看，对于每一个文档，从头看到尾，如果此文档包含此字符串，则此文档为我们要找的文件，接着看下一个文件，直到扫描完所有的文件。如利用windows的搜索也可以搜索文件内容，只是相当的慢。
1.全文检索(Full-text Search)
将非结构化数据中的一部分信息提取出来，重新组织，使其变得有一定结构，然后对此有一定结构的数据进行搜索，从而达到搜索相对较快的目的。这部分从非结构化数据中提取出的然后重新组织的信息，我们称之索引。
例如：字典。字典的拼音表和部首检字表就相当于字典的索引，对每一个字的解释是非结构化的，如果字典没有音节表和部首检字表，在茫茫辞海中找一个字只能顺序扫描。然而字的某些信息可以提取出来进行结构化处理，比如读音，就比较结构化，分声母和韵母，分别只有几种可以一一列举，于是将读音拿出来按一定的顺序排列，每一项读音都指向此字的详细解释的页数。我们搜索时按结构化的拼音搜到读音，然后按其指向的页数，便可找到我们的非结构化数据——也即对字的解释。
这种先建立索引，再对索引进行搜索的过程就叫全文检索(Full-text Search)。
虽然创建索引的过程也是非常耗时的，但是索引一旦创建就可以多次使用，全文检索主要处理的是查询，所以耗时间创建索引是值得的。

如何实现全文检索

可以使用Lucene实现全文检索。Lucene是apache下的一个开放源代码的全文检索引擎工具包。提供了完整的查询引擎和索引引擎，部分文本分析引擎。Lucene的目的是为软件开发人员提供一个简单易用的工具包，以方便的在目标系统中实现全文检索的功能。

全文检索的应用场景

对于数据量大、数据结构不固定的数据可采用全文检索方式搜索，比如百度、Google等搜索引擎、论坛站内搜索、电商网站站内搜索等。

Lucene实现全文检索的流程

创建索引

实现步骤
第一步：创建一个java工程，并导入jar包。
第二步：创建一个indexwriter对象。
指定索引库的存放位置Directory对象
指定一个IndexWriterConfig对象。
第二步：创建document对象。
第三步：创建field对象，将field添加到document对象中。
第四步：使用indexwriter对象将document对象写入索引库，此过程进行索引创建。并将索引和document对象写入索引库。
第五步：关闭IndexWriter对象。
代码实现

//创建索引
@Test
public void createIndex() throws Exception {//指定索引库存放的路径
//D:\temp\index
Directory directory = FSDirectory.open(new File("D:\\temp\\index").toPath());
//索引库还可以存放到内存中
//Directory directory = new RAMDirectory();
//创建indexwriterCofig对象
IndexWriterConfig config = new IndexWriterConfig();
//创建indexwriter对象
IndexWriter indexWriter = new IndexWriter(directory, config);
//原始文档的路径
File dir = new File("D:\\temp\\searchsource");
for (File f : dir.listFiles()) {
//文件名
String fileName = f.getName();
//文件内容
String fileContent = FileUtils.readFileToString(f);
//文件路径
String filePath = f.getPath();
//文件的大小
long fileSize = FileUtils.sizeOf(f);
//创建文件名域
//第一个参数：域的名称
//第二个参数：域的内容
//第三个参数：是否存储
Field fileNameField = new TextField("filename", fileName, Field.Store.YES);
//文件内容域
Field fileContentField = new TextField("content", fileContent, Field.Store.YES);
//文件路径域（不分析、不索引、只存储）
Field filePathField = new TextField("path", filePath, Field.Store.YES);
//文件大小域
Field fileSizeField = new TextField("size", fileSize + "", Field.Store.YES);//创建document对象
Document document = new Document();
document.add(fileNameField);
document.add(fileContentField);
document.add(filePathField);
document.add(fileSizeField);
//创建索引，并写入索引库
indexWriter.addDocument(document);
}
//关闭indexwriter
indexWriter.close();
}

查询索引

实现步骤
第一步：创建一个Directory对象，也就是索引库存放的位置。
第二步：创建一个indexReader对象，需要指定Directory对象。
第三步：创建一个indexsearcher对象，需要指定IndexReader对象
第四步：创建一个TermQuery对象，指定查询的域和查询的关键词。
第五步：执行查询。
第六步：返回查询结果。遍历查询结果并输出。
第七步：关闭IndexReader对象

代码实现

//查询索引库
@Test
public void searchIndex() throws Exception {
//指定索引库存放的路径
//D:\temp\index
Directory directory = FSDirectory.open(new File("D:\\temp\\index").toPath());
//创建indexReader对象
IndexReader indexReader = DirectoryReader.open(directory);
//创建indexsearcher对象
IndexSearcher indexSearcher = new IndexSearcher(indexReader);
//创建查询
Query query = new TermQuery(new Term("filename", "apache"));
//执行查询
//第一个参数是查询对象，第二个参数是查询结果返回的最大值
TopDocs topDocs = indexSearcher.search(query, 10);
//查询结果的总条数
System.out.println("查询结果的总条数："+ topDocs.totalHits);
//遍历查询结果
//topDocs.scoreDocs存储了document对象的id
for (ScoreDoc scoreDoc : topDocs.scoreDocs) {
//scoreDoc.doc属性就是document对象的id
//根据document的id找到document对象
Document document = indexSearcher.doc(scoreDoc.doc);
System.out.println(document.get("filename"));
//System.out.println(document.get("content"));
System.out.println(document.get("path"));
System.out.println(document.get("size"));
System.out.println("-------------------------");
}
//关闭indexreader对象
indexReader.close();
}

分析器

分析器的分词效果

//查看标准分析器的分词效果
@Test
public void testTokenStream() throws Exception {
//创建一个标准分析器对象
Analyzer analyzer = new StandardAnalyzer();
//获得tokenStream对象
//第一个参数：域名，可以随便给一个
//第二个参数：要分析的文本内容
TokenStream tokenStream = analyzer.tokenStream("test", "The Spring Framework provides a comprehensive programming and configuration model.");
//添加一个引用，可以获得每个关键词
CharTermAttribute charTermAttribute = tokenStream.addAttribute(CharTermAttribute.class);
//添加一个偏移量的引用，记录了关键词的开始位置以及结束位置
OffsetAttribute offsetAttribute = tokenStream.addAttribute(OffsetAttribute.class);
//将指针调整到列表的头部
tokenStream.reset();
//遍历关键词列表，通过incrementToken方法判断列表是否结束
while(tokenStream.incrementToken()) {
//关键词的起始位置
System.out.println("start->" + offsetAttribute.startOffset());
//取关键词
System.out.println(charTermAttribute);
//结束位置
System.out.println("end->" + offsetAttribute.endOffset());
}
tokenStream.close();
}

中文分析器
Lucene自带中文分词器
StandardAnalyzer：
单字分词：就是按照中文一个字一个字地进行分词。如：“我爱中国”， 效果：“我”、“爱”、“中”、“国”。
SmartChineseAnalyzer
对中文支持较好，但扩展性差，扩展词库，禁用词库和同义词库等不好处理
IKAnalyzer

使用方法：
第一步：把jar包添加到工程中
第二步：把配置文件和扩展词典和停用词词典添加到classpath下

注意：hotword.dic和ext_stopword.dic文件的格式为UTF-8，注意是无BOM 的UTF-8 编码。
也就是说禁止使用windows记事本编辑扩展词典文件

使用EditPlus.exe保存为无BOM 的UTF-8 编码格式，如下图：

使用自定义分析器

@Test
public void addDocument() throws Exception {
//索引库存放路径
Directory directory = FSDirectory.open(new File("D:\\temp\\index").toPath());
IndexWriterConfig config = new IndexWriterConfig(new IKAnalyzer());
//创建一个indexwriter对象
IndexWriter indexWriter = new IndexWriter(directory, config);
//...
}

索引库的添加

Field域的属性
是否分析：是否对域的内容进行分词处理。前提是我们要对域的内容进行查询。
是否索引：将Field分析后的词或整个Field值进行索引，只有索引方可搜索到。
比如：商品名称、商品简介分析后进行索引，订单号、身份证号不用分析但也要索引，这些将来都要作为查询条件。
是否存储：将Field值存储在文档中，存储在文档中的Field才可以从Document中获取
比如：商品名称、订单号，凡是将来要从Document中获取的Field都要存储。

是否存储的标准：是否要将内容展示给用户
添加文档代码实现

//添加索引
@Test
public void addDocument() throws Exception {
//索引库存放路径
Directory directory = FSDirectory.open(new File("D:\\temp\\index").toPath());
IndexWriterConfig config = new IndexWriterConfig(new IKAnalyzer());
//创建一个indexwriter对象
IndexWriter indexWriter = new IndexWriter(directory, config);
//创建一个Document对象
Document document = new Document();
//向document对象中添加域。
//不同的document可以有不同的域，同一个document可以有相同的域。
document.add(new TextField("filename", "新添加的文档", Field.Store.YES));
document.add(new TextField("content", "新添加的文档的内容", Field.Store.NO));
//LongPoint创建索引
document.add(new LongPoint("size", 1000l));
//StoreField存储数据
document.add(new StoredField("size", 1000l));
//不需要创建索引的就使用StoreField存储
document.add(new StoredField("path", "d:/temp/1.txt"));
//添加文档到索引库
indexWriter.addDocument(document);
//关闭indexwriter
indexWriter.close();}

索引库删除

删除全部

//删除全部索引
@Test
public void deleteAllIndex() throws Exception {
IndexWriter indexWriter = getIndexWriter();
//删除全部索引
indexWriter.deleteAll();
//关闭indexwriter
indexWriter.close();
}

说明：将索引目录的索引信息全部删除，直接彻底删除，无法恢复。

此方法慎用！！

指定查询条件删除

//根据查询条件删除索引
@Test
public void deleteIndexByQuery() throws Exception {
IndexWriter indexWriter = getIndexWriter();
//创建一个查询条件
Query query = new TermQuery(new Term("filename", "apache"));
//根据查询条件删除
indexWriter.deleteDocuments(query);
//关闭indexwriter
indexWriter.close();
}

索引库的修改

原理就是先删除后添加。`

//修改索引库
@Test
public void updateIndex() throws Exception {
IndexWriter indexWriter = getIndexWriter();
//创建一个Document对象
Document document = new Document();
//向document对象中添加域。
//不同的document可以有不同的域，同一个document可以有相同的域。
document.add(new TextField("filename", "要更新的文档", Field.Store.YES));
document.add(new TextField("content", " Lucene 简介 Lucene 是一个基于 Java 的全文信息检索工具包," +
"它不是一个完整的搜索应用程序,而是为你的应用程序提供索引和搜索功能。",
Field.Store.YES));
indexWriter.updateDocument(new Term("content", "java"), document);
//关闭indexWriter
indexWriter.close();
}

Lucene索引库查询
对要搜索的信息创建Query查询对象，Lucene会根据Query查询对象生成最终的查询语法，类似关系数据库Sql语法一样Lucene也有自己的查询语法，比如：“name:lucene”表示查询Field的name为“lucene”的文档信息。
可通过两种方法创建查询对象：
1）使用Lucene提供Query子类
2）使用QueryParse解析查询表达式
TermQuery
TermQuery，通过项查询，TermQuery不使用分析器所以建议匹配不分词的Field域查询，比如订单号、分类ID号等。
指定要查询的域和要查询的关键词。

//使用Termquery查询
@Test
public void testTermQuery() throws Exception {
Directory directory = FSDirectory.open(new File("D:\\temp\\index").toPath());
IndexReader indexReader = DirectoryReader.open(directory);
IndexSearcher indexSearcher = new IndexSearcher(indexReader);
//创建查询对象
Query query = new TermQuery(new Term("content", "lucene"));
//执行查询
TopDocs topDocs = indexSearcher.search(query, 10);
//共查询到的document个数
System.out.println("查询结果总数量：" + topDocs.totalHits);
//遍历查询结果
for (ScoreDoc scoreDoc : topDocs.scoreDocs) {
Document document = indexSearcher.doc(scoreDoc.doc);
System.out.println(document.get("filename"));
//System.out.println(document.get("content"));
System.out.println(document.get("path"));
System.out.println(document.get("size"));
}
//关闭indexreader
indexSearcher.getIndexReader().close();
}

数值范围查询

@Test
public void testRangeQuery() throws Exception {
IndexSearcher indexSearcher = getIndexSearcher();
Query query = LongPoint.newRangeQuery("size", 0l, 10000l);
printResult(query, indexSearcher);
}

使用queryparser查询

通过QueryParser也可以创建Query，QueryParser提供一个Parse方法，此方法可以直接根据查询语法来查询。Query对象执行的查询语法可通过System.out.println(query);查询。
需要使用到分析器。建议创建索引时使用的分析器和查询索引时使用的分析器要一致。
需要加入queryParser依赖的jar包。

@Test
public void testQueryParser() throws Exception {
IndexSearcher indexSearcher = getIndexSearcher();
//创建queryparser对象
//第一个参数默认搜索的域
//第二个参数就是分析器对象
QueryParser queryParser = new QueryParser("content", new IKAnalyzer());
Query query = queryParser.parse("Lucene是java开发的");
//执行查询
printResult(query, indexSearcher);
}private void printResult(Query query, IndexSearcher indexSearcher) throws Exception {
//执行查询
TopDocs topDocs = indexSearcher.search(query, 10);
//共查询到的document个数
System.out.println("查询结果总数量：" + topDocs.totalHits);
//遍历查询结果
for (ScoreDoc scoreDoc : topDocs.scoreDocs) {
Document document = indexSearcher.doc(scoreDoc.doc);
System.out.println(document.get("filename"));
//System.out.println(document.get("content"));
System.out.println(document.get("path"));
System.out.println(document.get("size"));
}
//关闭indexreader
indexSearcher.getIndexReader().close();
}

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