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Lucene是apache软件基金会发布的一个开放源代码的全文检索引擎工具包,由资深全文检索专家Doug Cutting所撰写,它是一个全文检索引擎的架构,提供了完整的创建索引和查询索引,以及部分文本分析的引擎,Lucene的目的是为软件开发人员提供一个简单易用的工具包,以方便在目标系统中实现全文检索的功能,或者是以此为基础建立起完整的全文检索引擎,Lucene在全文检索领域是一个经典的祖先,现在很多检索引擎都是在其基础上创建的,思想是相通的。
Lucene是根据关健字来搜索的文本搜索工具,只能在某个网站内部搜索文本内容,不能跨网站搜索
既然谈到了网站内部的搜索,那么我们就谈谈我们熟悉的百度、google那些搜索引擎又是基于什么搜索的呢....
从图上已经看得很清楚,baidu、google等搜索引擎其实是通过网络爬虫的程序来进行搜索的...
在介绍Lucene的时候,我们已经说了:Lucene又不是搜索引擎,仅仅是在网站内部进行文本的搜索。那我们为什么要学他呢???
我们之前编写纳税服务系统的时候,其实就已经使用过SQL来进行站内的搜索..
既然SQL能做的功能,我们还要学Lucene,为什么呢???
我们来看看我们用SQL来搜索的话,有什么缺点:
我们来看看在baidu中搜索Lucene为关键字搜索出的内容是怎么样的:
以上所说的,我们如果使用SQL的话,是做不到的。因此我们就学习Lucene来帮我们在站内根据文本关键字来进行搜索数据!
我们如果网站需要根据关键字来进行搜索,可以使用SQL,也可以使用Lucene...那么我们Lucene和SQL是一样的,都是在持久层中编写代码的。。
接下来,我们就讲解怎么使用Lucene了.....在讲解Lucene的API之前,我们首先来讲讲Lucene存放的究竟是什么内容...我们的SQL使用的是数据库中的内存,在硬盘中为DBF文件...那么我们Lucene内部又是什么东西呢??
Lucene中存的就是一系列的二进制压缩文件和一些控制文件,它们位于计算机的硬盘上,
这些内容统称为索引库,索引库有二部份组成:也就是说:Lucene存放数据的地方我们通常称之为索引库,索引库又分为两部分组成:原始记录和词汇表....
当我们想要把数据存到索引库的时候,我们首先存入的是将数据存到原始记录上面去....
又由于我们给用户使用的时候,用户使用的是关键字来进行查询我们的具体记录。因此,我们需要把我们原始存进的数据进行拆分!将拆分出来的数据存进词汇表中。
词汇表就是类似于我们在学Oracle中的索引表,拆分的时候会给出对应的索引值。
一旦用户根据关键字来进行搜索,那么程序就先去查询词汇表中有没有该关键字,如果有该关键字就定位到原始记录表中,将符合条件的原始记录返回给用户查看。
我们查看以下的图方便理解:
到了这里,有人可能就会疑问:难道原始记录拆分的数据都是一个一个汉字进行拆分的吗??然后在词汇表中不就有很多的关键字了???
其实,我们在存到原始记录表中的时候,可以指定我们使用哪种算法来将数据拆分,存到词汇表中.....我们的图是Lucene的标准分词算法,一个一个汉字进行拆分。我们可以使用别的分词算法,两个两个拆分或者其他的算法。
首先,我们来导入Lucene的必要开发包:
创建User对象,User对象封装了数据....
/** * Created by ozc on 2017/7/12. */public class User { private String id ; private String userName; private String sal; public User() { } public User(String id, String userName, String sal) { this.id = id; this.userName = userName; this.sal = sal; } public String getId() { return id; } public void setId(String id) { this.id = id; } public String getUserName() { return userName; } public void setUserName(String userName) { this.userName = userName; } public String getSal() { return sal; } public void setSal(String sal) { this.sal = sal; }}
我们想要使用Lucene来查询出站内的数据,首先我们得要有个索引库吧!于是我们先创建索引库,将我们的数据存到索引库中。
创建索引库的步骤:
@Test public void createIndexDB() throws Exception { //把数据填充到JavaBean对象中 User user = new User("1", "钟福成", "未来的程序员"); //创建Document对象【导入的是Lucene包下的Document对象】 Document document = new Document(); //将JavaBean对象所有的属性值,均放到Document对象中去,属性名可以和JavaBean相同或不同 /** * 向Document对象加入一个字段 * 参数一:字段的关键字 * 参数二:字符的值 * 参数三:是否要存储到原始记录表中 * YES表示是 * NO表示否 * 参数四:是否需要将存储的数据拆分到词汇表中 * ANALYZED表示拆分 * NOT_ANALYZED表示不拆分 * * */ document.add(new Field("id", user.getId(), Field.Store.YES, Field.Index.ANALYZED)); document.add(new Field("userName", user.getUserName(), Field.Store.YES, Field.Index.ANALYZED)); document.add(new Field("sal", user.getSal(), Field.Store.YES, Field.Index.ANALYZED)); //创建IndexWriter对象 //目录指定为E:/createIndexDB Directory directory = FSDirectory.open(new File("E:/createIndexDB")); //使用标准的分词算法对原始记录表进行拆分 Analyzer analyzer = new StandardAnalyzer(Version.LUCENE_30); //LIMITED默认是1W个 IndexWriter.MaxFieldLength maxFieldLength = IndexWriter.MaxFieldLength.LIMITED; /** * IndexWriter将我们的document对象写到硬盘中 * * 参数一:Directory d,写到硬盘中的目录路径是什么 * 参数二:Analyzer a, 以何种算法来对document中的原始记录表数据进行拆分成词汇表 * 参数三:MaxFieldLength mfl 最多将文本拆分出多少个词汇 * * */ IndexWriter indexWriter = new IndexWriter(directory, analyzer, maxFieldLength); //将Document对象通过IndexWriter对象写入索引库中 indexWriter.addDocument(document); //关闭IndexWriter对象 indexWriter.close(); }
程序执行完,我们就会在硬盘中见到我们的索引库。
那我们现在是不知道记录是否真真正正存储到索引库中的,因为我们看不见。索引库存放的数据放在cfs文件下,我们也是不能打开cfs文件的。
于是,我们现在用一个关键字,把索引库的数据读取。看看读取数据是否成功。
根据关键字查询索引库中的内容:
@Test public void findIndexDB() throws Exception { /** * 参数一: IndexSearcher(Directory path)查询以xxx目录的索引库 * * */ Directory directory = FSDirectory.open(new File("E:/createIndexDB")); //创建IndexSearcher对象 IndexSearcher indexSearcher = new IndexSearcher(directory); //创建QueryParser对象 /** * 参数一: Version matchVersion 版本号【和上面是一样的】 * 参数二:String f,【要查询的字段】 * 参数三:Analyzer a【使用的拆词算法】 * */ Analyzer analyzer = new StandardAnalyzer(Version.LUCENE_30); QueryParser queryParser = new QueryParser(Version.LUCENE_30, "userName", analyzer); //给出要查询的关键字 String keyWords = "钟"; //创建Query对象来封装关键字 Query query = queryParser.parse(keyWords); //用IndexSearcher对象去索引库中查询符合条件的前100条记录,不足100条记录的以实际为准 TopDocs topDocs = indexSearcher.search(query, 100); //获取符合条件的编号 for (int i = 0; i < topDocs.scoreDocs.length; i++) { ScoreDoc scoreDoc = topDocs.scoreDocs[i]; int no = scoreDoc.doc; //用indexSearcher对象去索引库中查询编号对应的Document对象 Document document = indexSearcher.doc(no); //将Document对象中的所有属性取出,再封装回JavaBean对象中去 String id = document.get("id"); String userName = document.get("userName"); String sal = document.get("sal"); User user = new User(id, userName, sal); System.out.println(user); }
效果:
我们的Lucene程序就是大概这么一个思路:将JavaBean对象封装到Document对象中,然后通过IndexWriter把document写入到索引库中。当用户需要查询的时候,就使用IndexSearcher从索引库中读取数据,找到对应的Document对象,从而解析里边的内容,再封装到JavaBean对象中让我们使用。
我们再次看回我们上一篇快速入门写过的代码,我来截取一些有代表性的:
以下代码在把数据填充到索引库,和从索引库查询数据的时候,都出现了。是重复代码!
Directory directory = FSDirectory.open(new File("E:/createIndexDB")); //使用标准的分词算法对原始记录表进行拆分 Analyzer analyzer = new StandardAnalyzer(Version.LUCENE_30);
以下的代码其实就是将JavaBean的数据封装到Document对象中,我们是可以通过反射来对其进行封装....如果不封装的话,我们如果有很多JavaBean都要添加到Document对象中,就会出现很多类似的代码。
document.add(new Field("id", user.getId(), Field.Store.YES, Field.Index.ANALYZED)); document.add(new Field("userName", user.getUserName(), Field.Store.YES, Field.Index.ANALYZED)); document.add(new Field("sal", user.getSal(), Field.Store.YES, Field.Index.ANALYZED));
以下代码就是从Document对象中把数据取出来,封装到JavaBean去。如果JavaBean中有很多属性,也是需要我们写很多次类似代码....
//将Document对象中的所有属性取出,再封装回JavaBean对象中去 String id = document.get("id"); String userName = document.get("userName"); String sal = document.get("sal"); User user = new User(id, userName, sal);
在编写工具类的时候,值得注意的地方:
import org.apache.commons.beanutils.BeanUtils;import org.apache.lucene.analysis.Analyzer;import org.apache.lucene.analysis.standard.StandardAnalyzer;import org.apache.lucene.document.Document;import org.apache.lucene.index.IndexWriter;import org.apache.lucene.store.Directory;import org.apache.lucene.store.FSDirectory;import org.apache.lucene.util.Version;import org.junit.Test;import java.io.File;import java.lang.reflect.Field;import java.lang.reflect.Method;/** * Created by ozc on 2017/7/12. *//** * 使用单例事例模式 * */public class LuceneUtils { private static Directory directory; private static Analyzer analyzer; private static IndexWriter.MaxFieldLength maxFieldLength; private LuceneUtils() {} static{ try { directory = FSDirectory.open(new File("E:/createIndexDB")); analyzer = new StandardAnalyzer(Version.LUCENE_30); maxFieldLength = IndexWriter.MaxFieldLength.LIMITED; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } public static Directory getDirectory() { return directory; } public static Analyzer getAnalyzer() { return analyzer; } public static IndexWriter.MaxFieldLength getMaxFieldLength() { return maxFieldLength; } /** * @param object 传入的JavaBean类型 * @return 返回Document对象 */ public static Document javaBean2Document(Object object) { try { Document document = new Document(); //得到JavaBean的字节码文件对象 Class aClass = object.getClass(); //通过字节码文件对象得到对应的属性【全部的属性,不能仅仅调用getFields()】 Field[] fields = aClass.getDeclaredFields(); //得到每个属性的名字 for (Field field : fields) { String name = field.getName(); //得到属性的值【也就是调用getter方法获取对应的值】 String method = "get" + name.substring(0, 1).toUpperCase() + name.substring(1); //得到对应的值【就是得到具体的方法,然后调用就行了。因为是get方法,没有参数】 Method aClassMethod = aClass.getDeclaredMethod(method, null); String value = aClassMethod.invoke(object).toString(); System.out.println(value); //把数据封装到Document对象中。 document.add(new org.apache.lucene.document.Field(name, value, org.apache.lucene.document.Field.Store.YES, org.apache.lucene.document.Field.Index.ANALYZED)); } return document; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return null; } /** * @param aClass 要解析的对象类型,要用户传入进来 * @param document 将Document对象传入进来 * @return 返回一个JavaBean */ public static Object Document2JavaBean(Document document, Class aClass) { try { //创建该JavaBean对象 Object obj = aClass.newInstance(); //得到该JavaBean所有的成员变量 Field[] fields = aClass.getDeclaredFields(); for (Field field : fields) { //设置允许暴力访问 field.setAccessible(true); String name = field.getName(); String value = document.get(name); //使用BeanUtils把数据封装到Bean中 BeanUtils.setProperty(obj, name, value); } return obj; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return null; } @Test public void test() { User user = new User(); LuceneUtils.javaBean2Document(user); } }
@Test public void createIndexDB() throws Exception { //把数据填充到JavaBean对象中 User user = new User("2", "钟福成2", "未来的程序员2"); Document document = LuceneUtils.javaBean2Document(user); /** * IndexWriter将我们的document对象写到硬盘中 * * 参数一:Directory d,写到硬盘中的目录路径是什么 * 参数二:Analyzer a, 以何种算法来对document中的原始记录表数据进行拆分成词汇表 * 参数三:MaxFieldLength mfl 最多将文本拆分出多少个词汇 * * */ IndexWriter indexWriter = new IndexWriter(LuceneUtils.getDirectory(), LuceneUtils.getAnalyzer(), LuceneUtils.getMaxFieldLength()); //将Document对象通过IndexWriter对象写入索引库中 indexWriter.addDocument(document); //关闭IndexWriter对象 indexWriter.close(); } @Test public void findIndexDB() throws Exception { //创建IndexSearcher对象 IndexSearcher indexSearcher = new IndexSearcher(LuceneUtils.getDirectory()); //创建QueryParser对象 QueryParser queryParser = new QueryParser(Version.LUCENE_30, "userName", LuceneUtils.getAnalyzer()); //给出要查询的关键字 String keyWords = "钟"; //创建Query对象来封装关键字 Query query = queryParser.parse(keyWords); //用IndexSearcher对象去索引库中查询符合条件的前100条记录,不足100条记录的以实际为准 TopDocs topDocs = indexSearcher.search(query, 100); //获取符合条件的编号 for (int i = 0; i < topDocs.scoreDocs.length; i++) { ScoreDoc scoreDoc = topDocs.scoreDocs[i]; int no = scoreDoc.doc; //用indexSearcher对象去索引库中查询编号对应的Document对象 Document document = indexSearcher.doc(no); //将Document对象中的所有属性取出,再封装回JavaBean对象中去 User user = (User) LuceneUtils.Document2JavaBean(document, User.class); System.out.println(user); } }
我们已经可以创建索引库并且从索引库读取对象的数据了。其实索引库还有地方可以优化的....
我们把数据添加到索引库中的时候,每添加一次,都会帮我们自动创建一个cfs文件...
这样其实不好,因为如果数据量一大,我们的硬盘就有非常非常多的cfs文件了.....其实索引库会帮我们自动合并文件的,默认是10个。
如果,我们想要修改默认的值,我们可以通过以下的代码修改:
//索引库优化indexWriter.optimize();//设置合并因子为3,每当有3个cfs文件,就合并indexWriter.setMergeFactor(3);
我们的目前的程序是直接与文件进行操作,这样对IO的开销其实是比较大的。而且速度相对较慢....我们可以使用内存索引库来提高我们的读写效率...
对于内存索引库而言,它的速度是很快的,因为我们直接操作内存...但是呢,我们要将内存索引库是要到硬盘索引库中保存起来的。当我们读取数据的时候,先要把硬盘索引库的数据同步到内存索引库中去的。
Article article = new Article(1,"培训","传智是一家Java培训机构"); Document document = LuceneUtil.javabean2document(article); Directory fsDirectory = FSDirectory.open(new File("E:/indexDBDBDBDBDBDBDBDB")); Directory ramDirectory = new RAMDirectory(fsDirectory); IndexWriter fsIndexWriter = new IndexWriter(fsDirectory,LuceneUtil.getAnalyzer(),true,LuceneUtil.getMaxFieldLength()); IndexWriter ramIndexWriter = new IndexWriter(ramDirectory,LuceneUtil.getAnalyzer(),LuceneUtil.getMaxFieldLength()); ramIndexWriter.addDocument(document); ramIndexWriter.close(); fsIndexWriter.addIndexesNoOptimize(ramDirectory); fsIndexWriter.close();
我们在前面中就已经说过了,在把数据存到索引库的时候,我们会使用某些算法,将原始记录表的数据存到词汇表中.....那么这些算法总和我们可以称之为分词器
分词器: ** 采用一种算法,将中英文本中的字符拆分开来,形成词汇,以待用户输入关健字后搜索**
对于为什么要使用分词器,我们也明确地说过:由于用户不可能把我们的原始记录数据完完整整地记录下来,于是他们在搜索的时候,是通过关键字进行对原始记录表的查询....此时,我们就采用分词器来最大限度地匹配相关的数据
我们在选择分词算法的时候,我们会发现有非常非常多地分词器API,我们可以用以下代码来看看该分词器是怎么将数据分割的:
private static void testAnalyzer(Analyzer analyzer, String text) throws Exception { System.out.println("当前使用的分词器:" + analyzer.getClass()); TokenStream tokenStream = analyzer.tokenStream("content",new StringReader(text)); tokenStream.addAttribute(TermAttribute.class); while (tokenStream.incrementToken()) { TermAttribute termAttribute = tokenStream.getAttribute(TermAttribute.class); System.out.println(termAttribute.term()); } }
在实验完之后,我们就可以选择恰当的分词算法了....
这是一个第三方的分词器,我们如果要使用的话需要导入对应的jar包
这个第三方的分词器有什么好呢????他是中文首选的分词器...也就是说:他是按照中文的词语来进行拆分的!
我们在使用SQL时,搜索出来的数据是没有高亮的...而我们使用Lucene,搜索出来的内容我们可以设置关键字为高亮...这样一来就更加注重用户体验了!
String keywords = "钟福成"; ListarticleList = new ArrayList (); QueryParser queryParser = new QueryParser(LuceneUtil.getVersion(),"content",LuceneUtil.getAnalyzer()); Query query = queryParser.parse(keywords); IndexSearcher indexSearcher = new IndexSearcher(LuceneUtil.getDirectory()); TopDocs topDocs = indexSearcher.search(query,1000000); //设置关键字高亮 Formatter formatter = new SimpleHTMLFormatter(" ",""); Scorer scorer = new QueryScorer(query); Highlighter highlighter = new Highlighter(formatter,scorer); for(int i=0;i
如果我们搜索出来的文章内容太大了,而我们只想显示部分的内容,那么我们可以对其进行摘要...
值得注意的是:搜索结果摘要需要与设置高亮一起使用
String keywords = "钟福成"; ListarticleList = new ArrayList (); QueryParser queryParser = new QueryParser(LuceneUtil.getVersion(),"content",LuceneUtil.getAnalyzer()); Query query = queryParser.parse(keywords); IndexSearcher indexSearcher = new IndexSearcher(LuceneUtil.getDirectory()); TopDocs topDocs = indexSearcher.search(query,1000000); Formatter formatter = new SimpleHTMLFormatter(" ",""); Scorer scorer = new QueryScorer(query); Highlighter highlighter = new Highlighter(formatter,scorer); //设置摘要 Fragmenter fragmenter = new SimpleFragmenter(4); highlighter.setTextFragmenter(fragmenter); for(int i=0;i
我们搜索引擎肯定用得也不少,使用不同的搜索引擎来搜索相同的内容。他们首页的排行顺序也会不同...这就是它们内部用了搜索结果排序....
影响网页的排序有非常多种:
而在Lucene中我们就可以设置相关度得分来使不同的结果对其进行排序:
IndexWriter indexWriter = new IndexWriter(LuceneUtil.getDirectory(),LuceneUtil.getAnalyzer(),LuceneUtil.getMaxFieldLength()); //为结果设置得分 document.setBoost(20F); indexWriter.addDocument(document); indexWriter.close();
当然了,我们也可以按单个字段排序:
//true表示降序 Sort sort = new Sort(new SortField("id",SortField.INT,true)); TopDocs topDocs = indexSearcher.search(query,null,1000000,sort);
也可以按多个字段排序:在多字段排序中,只有第一个字段排序结果相同时,第二个字段排序才有作用 提倡用数值型排序
Sort sort = new Sort(new SortField("count",SortField.INT,true),new SortField("id",SortField.INT,true)); TopDocs topDocs = indexSearcher.search(query,null,1000000,sort);
在我们的例子中,我们使用的是根据一个关键字来对某个字段的内容进行搜索。语法类似于下面:
QueryParser queryParser = new QueryParser(LuceneUtil.getVersion(),"content",LuceneUtil.getAnalyzer());
其实,我们也可以使用关键字来对多个字段进行搜索,也就是多条件搜索。我们实际中常常用到的是多条件搜索,多条件搜索可以使用我们最大限度匹配对应的数据!
QueryParser queryParser = new MultiFieldQueryParser(LuceneUtil.getVersion(),new String[]{ "content","title"},LuceneUtil.getAnalyzer());
这篇这是Lucene的冰山一角,一般现在用的可能都是Solr、Elasticsearch的了,但想要更加深入了解Lucene可翻阅其他资料哦~
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