全文搜索技术Lucene简介与入门案例分析

全文检索技术Lucene

什么是全文索引

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

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。

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

索引和搜索流程图

1、绿色表示索引过程，对要搜索的原始内容进行索引构建一个索引库，索引过程包括：

确定原始内容即要搜索的内容à采集文档à创建文档à分析文档à索引文档

2、红色表示搜索过程，从索引库中搜索内容，搜索过程包括：

用户通过搜索界面à创建查询à执行搜索，从索引库搜索à渲染搜索结果

创建索引

对文档索引的过程，将用户要搜索的文档内容进行索引，索引存储在索引库（index）中。

这里我们要搜索的文档是磁盘上的文本文件，根据案例描述：凡是文件名或文件内容包括关键字的文件都要找出来，这里要对文件名和文件内容创建索引。

获得原始文档

原始文档是指要索引和搜索的内容。原始内容包括互联网上的网页、数据库中的数据、磁盘上的文件等。

本案例中的原始内容就是磁盘上的文件，如下图：

从互联网上、数据库、文件系统中等获取需要搜索的原始信息，这个过程就是信息采集，信息采集的目的是为了对原始内容进行索引。

在Internet上采集信息的软件通常称为爬虫或蜘蛛，也称为网络机器人，爬虫访问互联网上的每一个网页，将获取到的网页内容存储起来。

本案例我们要获取磁盘上文件的内容，可以通过文件流来读取文本文件的内容，对于pdf、doc、xls等文件可通过第三方提供的解析工具读取文件内容，比如Apache POI读取doc和xls的文件内容。

创建文档对象

获取原始内容的目的是为了索引，在索引前需要将原始内容创建成文档（Document），文档中包括一个一个的域（Field），域中存储内容。

这里我们可以将磁盘上的一个文件当成一个document，Document中包括一些Field（file_name文件名称、file_path文件路径、file_size文件大小、file_content文件内容）。

案例需要用到如下jar包：

commons-io-2.6.jar

lucene-analyzers-common-7.4.0.jar

lucene-core-7.4.0.jar

package com.itheima.lucene;

import org.apache.commons.io.FileUtils;
import org.apache.lucene.document.Document;
import org.apache.lucene.document.Field;
import org.apache.lucene.document.TextField;
import org.apache.lucene.index.*;
import org.apache.lucene.search.*;
import org.apache.lucene.store.Directory;
import org.apache.lucene.store.FSDirectory;
import java.io.File;

public class LuceneFirst {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        createIndex();
        SearchIndex();
    }

    public static void createIndex() throws Exception{
        //1,创建一个Directory对象，指定索引库保存的位置
//        Directory directory = new RAMDirectory();  //索引库保存在内存中
        Directory directory = FSDirectory.open(new File("E:\\lucene\\index").toPath()); //索引保存在磁盘上
        //2，基于Directory对象创建一个IndexWriter对象
        IndexWriter indexWriter = new IndexWriter(directory,new IndexWriterConfig());
        //3，读取磁盘上的文件，对应每个文件创建一个文档对象
        File dir = new File("E:\\JavaEE\\JavaEE\\00 讲义+笔记+资料\\流行框架\\61.会员版(2.0)-就业课(2.0)-Lucene\\lucene\\02.参考资料\\searchsource");
        File[] files = dir.listFiles();
        for(File f:files) {
            //取文件名
            String fileName = f.getName();
            //文件的路径
            String filePath = f.getPath();
            //文件内容
            String fileContent = FileUtils.readFileToString(f, "utf-8");
            //文件大小
            long filesize = FileUtils.sizeOf(f);
            //创建Field
            Field fieldName = new TextField("name",fileName,Field.Store.YES);
            Field fieldPath = new TextField("path",filePath,Field.Store.YES);
            Field fieldContent = new TextField("content",fileContent,Field.Store.YES);
            Field fieldSize = new TextField("size",filesize+"",Field.Store.YES);
            //创建文档对象
            Document document = new Document();
            // //4，向文档对象添加域
            document.add(fieldName);
            document.add(fieldPath);
            document.add(fieldContent);
            document.add(fieldSize);
            //5，把文档对象写入索引库
            indexWriter.addDocument(document);
        }
        //6，关闭Indexwriter对象
        indexWriter.close();
    }

    public static void SearchIndex() throws Exception{
        //1,创建一个Directory对象，指定索引库的位置
        Directory directory = FSDirectory.open(new File("E:\\lucene\\index").toPath());
        //2,创建一个IndexReader对象
        IndexReader indexReader = DirectoryReader.open(directory);
        //3，创建一个IndexSearcher对象，构造方法的参数indexReader对象
        IndexSearcher indexSearcher = new IndexSearcher(indexReader);
        //4,创建一个Query
        Query query = new TermQuery(new Term("content","spring"));
        //5,执行查询，得到一个TopDocs对象
        TopDocs topDocs = indexSearcher.search(query,10);
        //6,取查询结果的总记录数
        System.out.println("查询总记录数："+topDocs.totalHits);
        //7,取文档列表
        ScoreDoc[] scoreDocs = topDocs.scoreDocs;
        //8,打印文档内容
        for(ScoreDoc doc:scoreDocs){
            //取文档id
            int docId = doc.doc;
            //根据id取文档对象
            Document document = indexSearcher.doc(docId);
            System.out.println(document.get("name"));
            System.out.println(document.get("path"));
            System.out.println(document.get("size"));
            System.out.println(document.get("content"));
        }
        indexReader.close();
    }
} 

本文地址：https://blog.csdn.net/Daniel_Singularity/article/details/108019376