【全文检索_03】Lucene 基本使用

快来打我* 2023-01-10 14:44 192阅读 0赞

## 1.1 分词器 ##

### 1.1.1 默认分词器 ###

在上一文 [【全文检索\_02】Lucene 入门案例][02_Lucene] 中我们使用 Lucene 默认分词器对中文版双城记进行分词，这个操作其实是有问题的。哎？！我们明明分词成功而且搜索到了啊，怎么会有问题。我们之前成功搜索是因为我们搜索的是一个关键字，而不是一个关键词。我们先来看一下默认分词器的分词效果是怎么样的。

/** * @author Demo_Null * @version 1.0 * @date 2021/1/22 * @desc 默认分词器的分词效果 */
    @SpringBootTest
    public class Lucene { 
    
        @Test
        public void analyzerTest() throws IOException { 
            // 1. 创建标准分词器
            Analyzer analyzer = new StandardAnalyzer();
    
            // 2. 获取 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("text", "中国码农, Chinese programmer");
    
            // 3.1 添加一个引用，可以获得每个关键词
            CharTermAttribute charTermAttribute = tokenStream.addAttribute(CharTermAttribute.class);
            // 3.2 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);
            // 3.3 将指针调整到列表的头部
            tokenStream.reset();
    
            // 4. 遍历关键词列表，通过 incrementToken 方法判断列表是否结束
            while (tokenStream.incrementToken()) { 
                System.out.println("关键词：" + charTermAttribute);
            }
    
            // 5. 释放资源
            tokenStream.close();
        }
    }

![在这里插入图片描述][20210125100121643.png]  
  很明显，默认分词器将每一个字分开，作为一个关键词。对于英文来说可能还凑合，但是对于中文来说是完全不行的。中文的单个字的搜索一般来说是没有意义的，所以我们就需要一个支持中分分词的分词器。

### 1.1.2 中文分词器 ###

#### ☞ 常用中文分词器 ####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">序号</th> 
   <th align="left">分词器</th> 
   <th align="left">说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">1</td> 
   <td align="left">word</td> 
   <td align="left"><a href="https://www.oschina.net/p/word" rel="nofollow">⚔ 项目地址</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">2</td> 
   <td align="left">Ansj</td> 
   <td align="left"><a href="https://www.oschina.net/p/Ansj" rel="nofollow">⚔ 项目地址</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">3</td> 
   <td align="left">MMSeg4j</td> 
   <td align="left"><a href="https://www.oschina.net/p/MMSeg4j" rel="nofollow">⚔ 项目地址</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">4</td> 
   <td align="left">IKAnalyzer</td> 
   <td align="left"><a href="https://www.oschina.net/p/ikanalyzer" rel="nofollow">⚔ 项目地址</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">5</td> 
   <td align="left">Jcseg</td> 
   <td align="left"><a href="https://www.oschina.net/p/Jcseg" rel="nofollow">⚔ 项目地址</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">6</td> 
   <td align="left">FudanNLP</td> 
   <td align="left"><a href="https://www.oschina.net/p/FudanNLP" rel="nofollow">⚔ 项目地址</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">7</td> 
   <td align="left">Paoding</td> 
   <td align="left"><a href="https://www.oschina.net/p/Paoding" rel="nofollow">⚔ 项目地址</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">8</td> 
   <td align="left">smartcn</td> 
   <td align="left"><a href="https://www.oschina.net/p/smarcn-dict" rel="nofollow">⚔ 项目地址</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">9</td> 
   <td align="left">HanLP</td> 
   <td align="left"><a href="https://www.oschina.net/p/HanLP" rel="nofollow">⚔ 项目地址</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">10</td> 
   <td align="left">Stanford</td> 
   <td align="left"><a href="https://github.com/jiekechoo/NLPStudy" rel="nofollow">⚔ 项目地址</a></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">11</td> 
   <td align="left">Jieba</td> 
   <td align="left"><a href="https://www.oschina.net/p/Jieba" rel="nofollow">⚔ 项目地址</a></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### ☞ Ik 分词器 ####

IKAnalyzer 是一个开源的，基于 java 语言开发的轻量级的中文分词工具包。从 2006 年 12 月推出 1.0 版， 最初，它是以开源项目 Luence 为应用主体的，结合词典分词和文法分析算法的中文分词组件。从 3.0 版本开始，IK 发展为面向 Java 的公用分词组件，独立于 Lucene 项目，同时提供了对 Lucene 的默认优化实现。在 2012 版本中，IK 实现了简单的分词歧义排除算法，标志着 IK 分词器从单纯的词典分词向模拟语义分词衍化。

<dependency>
    	<groupId>com.janeluo</groupId>
    	<artifactId>ikanalyzer</artifactId>
    	<version>2012_u6</version>
    </dependency>

/** * @author Demo_Null * @version 1.0 * @date 2021/1/22 * @desc IK 分词器的分词效果 */
    @SpringBootTest
    public class Lucene { 
    
        @Test
        public void analyzerTest() throws IOException { 
            // 1. 创建 Ik 分词器
            IKAnalyzer analyzer = new IKAnalyzer(true);
    
            // 2. 获取 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
            StringReader stringReader = new StringReader("中国码农, Chinese programmer");
            TokenStream tokenStream = analyzer.tokenStream("text", stringReader);
    
            // 3.1 添加一个引用，可以获得每个关键词
            CharTermAttribute charTermAttribute = tokenStream.addAttribute(CharTermAttribute.class);
            // 3.2 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);
            // 3.3 将指针调整到列表的头部
            tokenStream.reset();
    
            // 4. 遍历关键词列表，通过 incrementToken 方法判断列表是否结束
            while (tokenStream.incrementToken()) { 
                System.out.println("关键词：" + charTermAttribute);
            }
    
            // 5. 释放资源
            tokenStream.close();
        }
    }

![在这里插入图片描述][20210125095615706.png]  
  可以发现 `中国` 分词没有问题。但是 `码农` 被分开了，这是因为 IK 分词器里不知道这是一个词，我们需要让 IK 分词器知道这是一个词。IK 分词器提供了扩展词典，让我们将新词添加到扩展词典中，IK 分词器就认识他了。同理，有扩展就有停用，IK 分词器也提供了停词词典，停词词典中的次将不会被分词。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <!DOCTYPE properties SYSTEM "http://java.sun.com/dtd/properties.dtd">  
    <properties>  
    	<comment>IK Analyzer 扩展配置</comment>
    	
    	
    	<entry key="ext_dict">ext.dic;</entry> 
    	
    	
    	<entry key="ext_stopwords">stopword.dic;</entry> 
    </properties>

我们将 `码农` 配置进扩展词典 ext.dic 将 `programmer` 配置进停词词典 stopword.dic 后再进行分词，就可以得到如下结果  
![在这里插入图片描述][2021012514452319.png]

### 1.1.3 Lucene 使用自定义分词器 ###

![在这里插入图片描述][2021012516371632.png]

## 1.2 索引库维护 ##

### 1.2.1 添加 ###

#### ☞ Field 域属性 ####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">属性</th> 
   <th align="left">说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">分词（Tokenized）</td> 
   <td align="left">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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">索引（Indexed）</td> 
   <td align="left">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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">存储（Stored）</td> 
   <td align="left">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</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### ☞ Field 类型 ####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">Field 类</th> 
   <th align="left">类型</th> 
   <th align="left">分词</th> 
   <th align="left">索引</th> 
   <th align="left">存储</th> 
   <th align="left">说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">StringField(FieldName，FieldValue，Store.YES))</td> 
   <td align="left">字符串</td> 
   <td align="left">N</td> 
   <td align="left">Y</td> 
   <td align="left">Y / N</td> 
   <td align="left">这个 Field 用来构建一个字符串 Field，但是不会进行分析，会将整个串存储在索引中，比如(订单号、姓名等)，是否存储在文档中用 Store.YES 或 Store.NO 决定</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">LongPoint(String name，long… point)</td> 
   <td align="left">Long</td> 
   <td align="left">Y</td> 
   <td align="left">Y</td> 
   <td align="left">N</td> 
   <td align="left">可以使用 LongPoint、IntPoint 等类型存储数值类型的数据。让数值类型可以进行索引。但是不能存储数据，如果想存储数据还需要使用 StoredField。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">StoredField(FieldName，FieldValue)</td> 
   <td align="left">重载方法，支持多种类型</td> 
   <td align="left">N</td> 
   <td align="left">N</td> 
   <td align="left">Y</td> 
   <td align="left">这个 Field 用来构建不同类型 Field，不分析，不索引，但要 Field 存储在文档中</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">TextField(FieldName，FieldValue，Store.NO) <br> 或<br>TextField(FieldName，reader)</td> 
   <td align="left">字符串<br>或<br>流</td> 
   <td align="left">Y</td> 
   <td align="left">Y</td> 
   <td align="left">Y / N</td> 
   <td align="left">如果是一个 Reader, lucene 猜测内容比较多,会采用 Unstored 的策略.</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### ☞ 示例 ####

/** * @author Demo_Null * @version 1.0 * @date 2021/1/21 * @desc Lucene 入门案例, 创建索引 */
    @SpringBootTest
    public class LuceneDemo { 
    
        @Test
        public void create() throws IOException { 
            // 1. 指定索引库位置
            Directory directory = FSDirectory.open(new File("C:\\Users\\softw\\Desktop\\temp").toPath());
    
            // 2. 创建 IndexWriterConfig 对象
            IndexWriterConfig indexWriterConfig = new IndexWriterConfig();
    
            // 3. 创建 IndexWriter 对象
            IndexWriter indexWriter = new IndexWriter(directory, indexWriterConfig);
    
            // 4. 获取原始文档信息
            File file = new File("C:\\Users\\softw\\Desktop\\file\\双城记.txt");
            String name = file.getName();
            String path = file.getPath();
            // 使用 org.apache.commons.io.FileUtils 工具类读取信息
            String content = FileUtils.readFileToString(file, "GBK");
            long size = FileUtils.sizeOf(file);
    
            // 5. 创建 Field 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
            TextField fileNameField = new TextField("filename", name, Field.Store.YES);
            TextField filePathField = new TextField("path", path, Field.Store.YES);
            TextField fileContentField = new TextField("content", content, Field.Store.YES);
            LongPoint fileSizeField = new LongPoint("size", size);
    
            // 6. 创建 Document 文档, 存入 Field 域
            Document document = new Document();
            document.add(fileNameField);
            document.add(filePathField);
            document.add(fileContentField);
            document.add(fileSizeField);
    
            // 7. 创建索引并写入索引库
            indexWriter.addDocument(document);
    
            // 8. 释放资源
            indexWriter.close();
        }
    }

### 1.2.2 删除 ###

#### ☞ 删除全部【慎用】 ####

@Test
    public void deleteAll() throws IOException { 
        // 1. 指定索引库位置保存到本地
        Directory directory = FSDirectory.open(new File("C:\\Users\\softw\\Desktop\\temp").toPath());
    
        // 2. 创建 IndexWriterConfig 对象
        IndexWriterConfig indexWriterConfig = new IndexWriterConfig();
    
        // 3. 创建 IndexWriter 对象
        IndexWriter indexWriter = new IndexWriter(directory, indexWriterConfig);
    
        // 4. 删除全部, 将索引目录的索引信息全部删除, 直接彻底删除, 无法恢复
        indexWriter.deleteAll();
    
        // 5. 释放资源
        indexWriter.close();
    }

#### ☞ 指定条件删除 ####

@Test
    public void deleteQuery() throws IOException { 
        // 1. 指定索引库位置保存到本地
        Directory directory = FSDirectory.open(new File("C:\\Users\\softw\\Desktop\\temp").toPath());
    
        // 2. 创建 IndexWriterConfig 对象
        IndexWriterConfig indexWriterConfig = new IndexWriterConfig();
    
        // 3. 创建 IndexWriter 对象
        IndexWriter indexWriter = new IndexWriter(directory, indexWriterConfig);
    
        // 4. 创建查询
        Query query = new TermQuery(new Term("filename", "apache"));
    
        // 5. 删除指定条件
        indexWriter.deleteDocuments(query);
    
        // 6. 释放资源
        indexWriter.close();
    }

### 1.2.3 修改 ###

@Test
    public void update() throws IOException { 
        // 1. 指定索引库位置保存到本地
        Directory directory = FSDirectory.open(new File("C:\\Users\\softw\\Desktop\\temp").toPath());
    
        // 2. 创建 IndexWriterConfig 对象
        IndexWriterConfig indexWriterConfig = new IndexWriterConfig();
    
        // 3. 创建 IndexWriter 对象
        IndexWriter indexWriter = new IndexWriter(directory, indexWriterConfig);
    
        // 4. 创建一个 Document 对象, 存放新数据
        Document document = new Document();
        document.add(new TextField("filename", "apache lucene", Field.Store.YES));
        document.add(new TextField("content", "Lucene 是 Apache 的子项目", Field.Store.YES));
    
        // 5. 更新数据, 其实是先根据 term 删除后添加
        indexWriter.updateDocument(new Term("filename", "apache"), document);
    
        // 6. 释放资源
        indexWriter.close();
    }

### 1.2.4 查询 ###

#### ☞ TermQuery ####

/** * @author Demo_Null * @version 1.0 * @date 2021/1/26 * @desc TermQuery 查询索引库 */
    @SpringBootTest
    public class CreateIndex { 
    
        @Test
        public void search() throws IOException { 
            // 1. 指定索引库
            Directory directory = FSDirectory.open(new File("C:\\Users\\softw\\Desktop\\temp").toPath());
    
            // 2. 创建 IndexReader 对象
            IndexReader indexReader = DirectoryReader.open(directory);
    
            // 3. 创建 IndexSearcher 对象
            IndexSearcher indexSearcher = new IndexSearcher(indexReader);
    
            // 4. 创建查询, TermQuery 不使用分析器所以建议匹配不分词的 Field 域查询
            Query query = new TermQuery(new Term("content", "apache"));
    
            // 5. 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 search = indexSearcher.search(query, 10);
    
            System.out.println("查询结果条数：" + search.totalHits);
    
            // 6. 遍历查询结果
            for (ScoreDoc scoreDoc : search.scoreDocs) { 
                // 6.1 根据 id 获取 Document, scoreDoc.doc 属性就是 document 对象的 id
                Document doc = indexSearcher.doc(scoreDoc.doc);
                System.out.println("文件名：" + doc.get("filename"));
                System.out.println("文件路径：" + doc.get("path"));
                System.out.println("文件大小：" + doc.get("size"));
            }
    
            // 7. 释放资源
            indexReader.close();
        }
    }

#### ☞ RangeQuery ####

/** * @author Demo_Null * @version 1.0 * @date 2021/1/26 * @desc 数字范围查询索引库 */
    @SpringBootTest
    public class CreateIndex { 
    
        @Test
        public void search() throws IOException { 
            // 1. 指定索引库
            Directory directory = FSDirectory.open(new File("C:\\Users\\softw\\Desktop\\temp").toPath());
    
            // 2. 创建 IndexReader 对象
            IndexReader indexReader = DirectoryReader.open(directory);
    
            // 3. 创建 IndexSearcher 对象
            IndexSearcher indexSearcher = new IndexSearcher(indexReader);
    
            // 4. 创建查询
            Query query = LongPoint.newRangeQuery("size", 1, 1024000);
    
            // 5. 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 search = indexSearcher.search(query, 10);
    
            System.out.println("查询结果条数：" + search.totalHits);
    
            // 6. 遍历查询结果
            for (ScoreDoc scoreDoc : search.scoreDocs) { 
                // 6.1 根据 id 获取 Document, scoreDoc.doc 属性就是 document 对象的 id
                Document doc = indexSearcher.doc(scoreDoc.doc);
                System.out.println("文件名：" + doc.get("filename"));
                System.out.println("文件路径：" + doc.get("path"));
                System.out.println("文件大小：" + doc.get("size"));
            }
    
            // 7. 释放资源
            indexReader.close();
        }
    }

#### ☞ QueryParser ####

/** * @author Demo_Null * @version 1.0 * @date 2021/1/26 * @desc QueryParser 查询索引库 */
    @SpringBootTest
    public class CreateIndex { 
    
        @Test
        public void search() throws Exception { 
            // 1. 指定索引库
            Directory directory = FSDirectory.open(new File("C:\\Users\\softw\\Desktop\\temp").toPath());
    
            // 2. 创建 IndexReader 对象
            IndexReader indexReader = DirectoryReader.open(directory);
    
            // 3. 创建 IndexSearcher 对象
            IndexSearcher indexSearcher = new IndexSearcher(indexReader);
    
            // 4.1 创建查询, 第一个参数默认搜索的域, 第二个参数就是分析器(最好与创建索引库使用的一致)
            QueryParser queryParser = new QueryParser("content", new StandardAnalyzer());
            // 4.2 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 query = queryParser.parse("双城记");
    
            // 5. 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 search = indexSearcher.search(query, 10);
    
            System.out.println("查询结果条数：" + search.totalHits);
    
            // 6. 遍历查询结果
            for (ScoreDoc scoreDoc : search.scoreDocs) { 
                // 6.1 获取 Document
                Document doc = indexSearcher.doc(scoreDoc.doc);
                System.out.println("文件名：" + doc.get("filename"));
                System.out.println("文件路径：" + doc.get("path"));
                System.out.println("文件大小：" + doc.get("size"));
            }
    
            // 7. 释放资源
            indexReader.close();
        }
    }

[02_Lucene]: https://blog.csdn.net/Demo_Null/article/details/112939272
[20210125100121643.png]: /images/20221119/962f8c51d7f94139985d37e3d8407cd7.png
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