Lucene 的认识学习

  通过这几天的看书和学习，对 Lucene 有了更进一步的认识，所以总结一下这些天的学习成果把 Lucene 的学习心得也学出来。

1          Lucene 的认识

提到 Lucene 很多人都知道这个开源的搜索工具，其魅力也是很大的。它让我们对搜索引擎的认识不在那么神秘，也不会在觉得百度和 google 的技术多么的高深没测，其实其原理都是一样的，只是他们要做的更好，走的更远罢了。

Lucene 可以对任何的数据做索引和搜索，说这样的话其实不过分，真的就是这样，只要你能处理好这些数据，交给 Lucene 去建立索引它都可以帮你把这些数据给检索出来，是不是很好玩了。真正好玩的地方还在后面呢。

2          Lucene 的学习

前面已经对 Lucene 有了一些了解，现在我们想象它怎么去搜索这些数据呢，如果知道倒排索引，你就知道了，其实 lucene 检索的是它自己建立的索引，从索引中的到数据的指针，从而得到数据。其实就这么简单。

提到索引，现在的索引技术中有：倒排索引、后缀数组和签名文件这三种，其中后缀数组这种技术虽然检索速度也很快，但是它的数据结构构造和维护都是相当麻烦的所以不可取了。我也懒得去看了。至于签名文件嘛，那是 80 年代的玩意了，现在已经过时了。现在可是倒排索引的天下啊！相信百度和 google 都是这种技术。

3          索引的建立

 

我们从索引的建立入手：

我们建立一个 lucene 的索引时必须先建立该索引文件存放的位置，看一下代码：

IndexWriter writer = null;

writer = new IndexWriter("c:\\index", new CJKAnalyzer(), true);

这段代码就时建立一个索引前所必须的操作，先声明这个 IndexWriter ，实例化它你必须传入三个参数。他们分别代表：你要建立索引文件的存放位置、你要使用索引建立的分词方法、是否重新建立索引。这样你就告诉 lucene 我要在 c 盘的 index 目录下建立索引文件，我要使用车东老师的二分词算法做分析器、我要在这个目录下删除以前的索引或任何文件创立我的索引文件。

索引的建立有三种方式，让我一一道来：

1 、 new IndexWriter(new RAMDirectory(), new StandardAnalyzer(), true);

在内存中建立索引，速度最快但是耗资源，而且重启就没了。

2 、 new IndexWriter(FSDirectory.getDirectory(path, true), new StandardAnalyzer(), true);

在文件系统中建立索引，这里有两个参数，分别是：建立索引的路径、是否要删除当前目录下的文件重新建立索引。

3 、 new IndexWriter("c:\\index", new CJKAnalyzer(), true);

最常见的一种，在制定目录下建立索引，看了源码你就知道这种方法也是用的第二种方式。 Lucene 的源码：

public IndexWriter(String path, Analyzer a, boolean create)

       throws IOException {

 this(FSDirectory.getDirectory(path, create), a, create, true);

  }

我想的没错。

Indexwriter 性能调整参数：

第一个优化的参数 ： mergeFactor 这个参数用于控制 lucene 在把索引从内存写入到磁盘上的文件系统时内存最大的 Document 对象的数量。这个数要根据你的计算机设置，默认情况下是 10 。

    第二个优化的参数 ： maxMergeFactor 这个参数用来设置当有多少个 Segment 时进行合并操作。当然我们知道当索引文件太多的话其检索的速度就会很慢，所以我们要当文件数量一定时让它进行索引的合并。这样就可以加快索引速度，但是这个值要根据你的情况而定。当文档数量较多时我们将值设大些，当文档数量较少时我们将值设小些。

第三个优化的参数 ： minMergeDocs 这个参数用于控制内存中文档的数量。

 

这样我们建立索引已经完成，接下来我们要建立 Document 对象，因为你必须告诉我要搜索什么吧！好了，看看源码：

File file = new File("1.txt");

Document doc = new Document();

doc.add(Field.UnIndexed("filename", file.getName()));

FileInputStream fis = new FileInputStream(file);

byte[] b = new byte[fis.available()];

fis.read(b);

String content = new String(b);

doc.add(Field.Text("content", content));

fis.close();

以上我们就完成了将 1.txt 文件放到我们的 Document 对象了。这里我们用了 Field.Text(); 这样的操作和 doc.add(); 这样的方法建立的。这也是建立索引的必须。

稍微介绍一下 Field ，它就是你要建立索引的字段。它分别有

类型 / 方法	是否分词	是否索引	是否存储	常用实例
Keyword(String,String) Keyword(String,Date)	否	是	是	电话号码，身份证，人名，地名，日期
Unindexed(String,String)	否	否	是	文档类型，文档名称
UnStored(String,String)	是	是	否	文档的标题和内容
Text(String,String)	是	是	是	文档的标题和内容
Text(String,Reader)	是	是	否	文档的标题和内容

    这样我们要建什么样的索引就对号入座吧，只要最后我们使用 doc.add(Field.Text("content", content)); 把它添加到 Document 中就可以了。

    这时我们的文档已经建立好了，现在就开始向索引中添加文档吧！这里我们使用

writer.addDocument(doc); 来向 Indexwriter 索引中添加构造好的文档。

这样我们是不是就可以说我们已经建立完了索引呢，其实不然，我们还要优化优化，这样才快嘛！对不对？

    writer.optimize(); 这样一句话就可以实现索引优化了，具体的优化过程我就不说了，是不是很简单。但是一定不要忘了哦。调用这个方法时最好建立一个合适的周期。定期进行优化。

    好了，这样我们就完成了索引的建立了。

    下面我们看看缩影的合并吧！

当我们在很多地方建立了很多的索引后，想要合并这些索引我们怎么办呢？

    使用 IndexWriter.assIndexs(New Directory[]{path});

就可以对 path 路径下的索引合并到当前的索引中了。

    下面再看看索引的删除吧！

    有一些过时的索引我们需要删除，怎么办呢？

IndexReader reader = IndexReader.open("c:\\index");

    reader.delete(0);

这样我们就可以按照文档的顺序删除对应的文档了，但是这样不太现实，不对吗？我们怎么会知道文档的顺序呢？

下面我们看看第二中方法：

IndexReader reader = IndexReader.open("c:\\index");

reader.delete(new Term("name","word1"));

reader.close();

按照字段来删除对应的文档，这样合理多了。以后要删除时就按照词条的方式去删除吧 !

索引锁： write.lock , commit.lock.

write.lock 是为了避免几个线程同时修改一个索引文档而设置。当实例一个 indexwrite 时建立和使用 indexReader 删除文档时建立。

Commit.lock 该锁主要在 segment 在建立，合并或读取时生成。

4          Lucene 的搜索

 

以上完成了索引的建立和一些关于索引的知识，但是光有索引是不行的，我们真正要做的检索，这才是我们的关键。现在我们看看 lucene 的检索吧。

认识检索从检索的工具开始吧！ IndexSearcher 类是 lucene 用于检索的工具类，我们在检索之前要得到这个类的实例。

第一步我们看以下代码：

IndexSearcher searcher = new IndexSearcher("c:\\index");

创建 IndexSearcher 实例需要告诉 lucene 索引的位置，就是你 IndexWrite 的文件路径。

Query query = null;

Hits hits = null;

query = QueryParser.parse(key1, "name", new StandardAnalyzer());

hits = searcher.search(query);

if (hits != null) {

           if (hits.length() == 0) {

              System.out.println(" 没有找到任何结果 ");

           } else {

              System.out.print(" 找到 ");

              for (int i = 0; i < hits.length(); i++) {

                  Document d = hits.doc(i);

                  String dname = d.get("title");

                  System.out.print(dname + "   " );

              }

           }

       }

}

以上就是一个完整的检索过程，这里我们看见了个 Query 和 Hits ，这两个类就是比较关键的了，我们先从检索结果的 Hits 类说起。

我们使用 Hits 经常使用的几个方法有：

length() :  返回搜索结果的总数量。

Doc(int n) : 放回第 n 个文档。

Id(int n) : 返回第 n 个文档的内部编号。

Sorce(int n) : 返回第 n 个文档的得分。

看见这个 Sorce(int n) 这个方法，是不是就可以联想到搜索引擎的排序问题呢，像百度的推广是怎么做出来的呢 , 可想而知吧，那就说明必定存在一中方法可以动态的改变某片文档的得分。对了， lucene 中可以使用 Document 的 setBoost 方法可以改变当前文档的 boost 因子。

下面我们看看：

Document doc1 = new Document();

doc1.add(Field.Text("contents", "word1 word"));

doc1.add(Field.Keyword("path", "path\\document1.txt"));

 doc1.setBoost(1.0f);

 

  这样我们就在改变了篇文档的评分了，当 boost 的值越大它的分值就越高，其出现的位置就越靠前。

让我们再来看看 lucene 为我们提供的各种 Query 吧。

第一、   按词条搜索 － TermQuery 
query = new TermQuery(new Term("name","word1"));

hits = searcher.search(query);

这样就可以把 field 为 name 的所有包含 word1 的文档检索出来了。

第二、  “与或”搜索 － BooleanQuery

它实际是一个组合 query 看看下面的代码：

query1 = new TermQuery(new Term("name","word1"));

query2 = new TermQuery(new Term("name","word2"));

query = new BooleanQuery();

query.add(query1, false, false);

query.add(query2, false, false);

hits = searcher.search(query);

看看 booleanQuery 的用法吧：

true & true : 表明当前加入的字句是必须要满足的。相当于逻辑与。

false & true : 表明当前加入的字句是不可一被满足的， 相当于逻辑非。

false & false : 表明当前加入的字句是可选的，相当于逻辑或。

true & true : 错误的情况。

Lucene 可以最多支持连续 1024 的 query 的组合。

第三、  在某一范围内搜索 － RangeQuery

IndexSearcher searcher = new IndexSearcher("c:\\index");

     Term beginTime = new Term("time","200001");

     Term endTime = new Term("time","200005");

     Hits hits = null;

     RangeQuery query = null;

     query = new RangeQuery(beginTime, endTime, false);

     hits = searcher.search(query);

RangeQuery 的构造函数的参数分别代表起始、结束、是否包括边界。这样我们就可以按照要求检索了。

第四、  使用前缀检索 － PrefixQuery

这个检索的机制有点类似于 indexOf() 从前缀查找。这个常在英文中使用，中文中就很少使用了。代码如下：

IndexSearcher searcher = new IndexSearcher("c:\\index");

       Term pre1 = new Term("name", "Da");

       query = new PrefixQuery(pre1);

       hits = searcher.search(query);

第五、  多关键字的搜索 － PhraseQuery

可以多个关键字同时查询。使用如下：

query = new PhraseQuery();

       query.add(word1);

       query.add(word2);

       query.setSlop(0);

       hits = searcher.search(query);

       printResult(hits, "'david' 与 'mary' 紧紧相隔的 Document");

       query.setSlop(2);

       hits = searcher.search(query);

       printResult(hits, "'david' 与 'mary' 中相隔两个词的短语 ");

    这里我们要注意 query.setSlop(); 这个方法的含义。

query.setSlop(0);  紧紧相连 （这个的条件比较苛刻）

query.setSlop(2);  相隔

第六、  使用短语缀搜索 － PharsePrefixQuery

使用 PharsePrefixQuery 可以很容易的实现相关短语的检索功能。

实例：

query = new PhrasePrefixQuery();

       // 加入可能的所有不确定的词

Term word1 = new Term("content", "david");

       Term word2 = new Term("content", "mary");

       Term word3 = new Term("content", "smith");

       Term word4 = new Term("content", "robert");

       query.add(new Term[]{word1, word2});

       // 加入确定的词

       query.add(word4);

       query.setSlop(2);

       hits = searcher.search(query);

       printResult(hits, " 存在短语 'david robert' 或 'mary robert' 的文档 ");

第七、  相近词语的搜索 － fuzzyQuery

可以通俗的说它是一种模糊查询。

 

 

实例：

Term word1 = new Term("content", "david");

       Hits hits = null;

       FuzzyQuery query = null;

       query = new FuzzyQuery(word1);

       hits = searcher.search(query);

       printResult(hits," 与 'david' 相似的词 ");

第八、  使用通配符搜索 － WildcardQuery

实例：

IndexSearcher searcher = new IndexSearcher("c:\\index");

       Term word1 = new Term("content", "*ever");

       Term word2 = new Term("content", "wh?ever");

       Term word3 = new Term("content", "h??ever");

       Term word4 = new Term("content", "ever*");

       WildcardQuery query = null;

       Hits hits = null;

       query = new WildcardQuery(word1);

       hits = searcher.search(query);

       printResult(hits, "*ever");

       query = new WildcardQuery(word2);

       hits = searcher.search(query);

       printResult(hits, "wh?ever");     

       query = new WildcardQuery(word3);

       hits = searcher.search(query);

       printResult(hits, "h??ever");     

       query = new WildcardQuery(word4);

       hits = searcher.search(query);

       printResult(hits, "ever*");

    由上可以看出通配符？代便 1 个字符， * 代表 0 到多个字符。

Lucene 现在支持以上八中的搜索方式，我们可以根据需要选择适合自己的搜索方式。当然上面提供的一些可能对英文还是比较有效，中文就不可取了，所以我们开始想想百度，我们只在一个输入框中搜索结果。有了这个疑问我们揭开下一章的讨论吧！

查询字符串的解析：这个就是我们经常在一个输入框中输入我们要检索的文字，交给搜索引擎去帮我们分词。

QueryParser 类就是对查询字符串的解析类。

看看它的用法：

 

query = QueryParser.parse(key1, "name", new StandardAnalyzer());

hits = searcher.search(query);

它直接返回一个 Query 对象。需要传入的参数分别是：

用户需要查询的字符串、需要检索的对应字段名称、采用的分词类。

Analyzer analyzer = new CJKAnalyzer();

String[] fields = {"filename", "content"};

Query query = MultiFieldQueryParser.parse(searchword, fields, analyzer);

Hits hits = searcher.search(query);

QueryParser 的“与” 和 “或”：

QueryParser 之间默认是或，我们想改变为与的话加入以下代码：

QueryParser.setOperator(QueryParser.DEFAULT_OPERATOR_AND);

就可以了。

5          高级搜索技巧

前面我们已经介绍了一般情况下 lucene 的使用技巧，现在我们探讨一下高级搜索的技巧吧！

1、 对搜索结果进行排序：

1） 使用 sort 类排序：

    Sort sort = new Sort();

        hits = searcher.search(query,sort);

这种方式是使用默认的 sort 排序方式进行排序。默认的 sort 排序是按照相关度进行排序。即通过 luence 的评分机制进行排序。

2) 对某一字段进行排序

       Sort sort = new Sort( “ content ” );

      hits = searcher.search(query,sort);

3) 对多个字段进行排序

Sort sort = new Sort(new SortField[]{new SortField("title"),new SortField("contents")});

hits = searcher.search(query,sort);

2、 多域搜索和多索引搜索：

在使用 luecene 时，如果查询的只是某些 terms ，而不关心这些词条到时来自那个字段中时。这时可以使用 MultiFieldQueryParser 类。这个用于用户搜索含有某个关键字是否存在在字段中，他们之间的关系使用 OR 连接。即不管存在在哪一个字段都会显示显示出来。

使用 MultiSearcher 可以满足同时多索引的搜索需求。

Searcher[] searchers = new Searcher[2];

searchers[0] = new IndexSearcher(indexStoreB);

searchers[1] = new IndexSearcher(indexStoreA);

        // 创建一个多索引检索器

Searcher mSearcher = new MultiSearcher(searchers);

3、     对搜索结果进行过滤：

1)    对时间进行过滤

         通常情况下我们对搜索结果要进行过滤显示，即只显示过滤后的结果。

doc.add(Field.Keyword("datefield", DateField.timeToString(now - 1000)));

DateFilter df1 = DateFilter.Before("datefield", now);

2)        查询过滤器

通过查询过滤器可以过滤一部分的信息。

Filter filter = new Filter()

        {

       public BitSet bits (IndexReader reader) throws IOException

          {

            BitSet bitset = new BitSet(5);

            bitset.set (1);

            bitset.set (3);

            return bitset;

          }

        };

        // 生成带有过滤器的查询对象

        Query filteredquery = new FilteredQuery (query, filter);

       // 返回检索结果

        Hits hits = searcher.search (filteredquery);

 

这样我们就可以使用自己定义的过滤方式去过滤信息了。

3)    带缓存的过滤器：

使用待缓存的过滤器我们可以重用过滤功能，如下：

MockFilter filter = new MockFilter();

 CachingWrapperFilter cacher = new CachingWrapperFilter(filter);

        cacher.bits(reader);

以上介绍完了现在学习 luence ，没有太详细的介绍它的实现，因为它对于我们来说是一个工具，既然是工具我们就要会用就可以了。