Lucene 全文检索引擎

摘要:
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,或者是以此为基础建立起完整的全文检索引擎。Lucene是一套用于全文检索和搜寻的开源程式库,由Apache软件基金会支持和提供。Lucene提供了一个简单却强大的应用程式接口,能够做全文索引和搜寻。例如,我们输入Lucene,所有内容含有Lucene的文件就会被检查出来。在Lucene中,就是使用这种“倒排索引”的技术,来实现相关映射。
Apache Lucene

PS:

苦学一周全文检索,由原来的搜索小白,到初次涉猎,感觉每门技术都博大精深,其中精髓亦是不可一日而语。那小博猪就简单介绍一下这一周的学习历程, 仅供各位程序猿们参考,这其中不涉及任何私密话题,因此也不用打马赛克了,都是网络分享的开源资料,当然也不涉及任何利益关系。

Lucene是apache软件基金会4 jakarta项目组的一个子项目,是一个开放源代码的全文检索引擎工具包,但它不是一个完整的全文检索引擎,而是一个全文检索引擎的架构,提供了完整的查询引擎和索引引擎,部分文本分析引擎(英文与德文两种西方语言)。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,或者是以此为基础建立起完整的全文检索引擎。Lucene是一套用于全文检索和搜寻的开源程式库,由Apache软件基金会支持和提供。Lucene提供了一个简单却强大的应用程式接口,能够做全文索引和搜寻。在Java开发环境里Lucene是一个成熟的免费开源工具。就其本身而言,Lucene是当前以及最近几年最受欢迎的免费Java信息检索程序库。人们经常提到信息检索程序库,虽然与搜索引擎有关,但不应该将信息检索程序库与搜索引擎相混淆。


讲解之前,先来分享一些资料

首先呢,学习任何一门新的亦或是旧的开源技术,百度其中一二是最简单的办法,先了解其中的大概,思想等等这里就贡献一个讲解很到位的ppt。已经被我转成了PDF,便于搜藏。

其次,关于第一次编程初探,建议还是查看官方资料。百度到的资料,目前Lucene已经更新到4.9版本,这个版本需要1.7以上的JDK,所以如果还用1.6甚至是1.5的小盆友,请参考低版本,由于我用的1.6,因此在使用Lucene4.0。

这是Lucene4.0的官网文档:http://lucene.apache.org/core/4_0_0/core/overview-summary.html

这里非常佩服Lucene的开元贡献者,可以阅读Lucene in Action,作者最初想要写软件赚钱,最后贡献给了Apache,跑题了。

最后,提醒学习Lucene的小盆友们,这个开源软件的版本更新不慢,版本之间的编程风格亦是不同,所以如果百度到的帖子,可能这段代码,用了4.0或者3.6就会不好使。

比如,以前版本的申请IndexWriter时,是这样的:

 IndexWriter indexWriter  =   new IndexWriter(indexDir,luceneAnalyzer, true ); 

但是4.0,我们需要配置一个conf,把配置内容放到这个对象中:

    IndexWriterConfig config = newIndexWriterConfig(Version.LUCENE_CURRENT, analyzer);
    IndexWriter iwriter = new IndexWriter(directory, config);

所以,请一定要参考官方文档的编程风格,进行代码的书写

最后的最后,从官网上面下载下来的文件,已经上传至百度网盘,欢迎下载。

Lucene 全文检索引擎第1张

这是其中最常用的五个文件:

第一个,也是最重要的,Lucene-core-4.0.0.jar,其中包括了常用的文档,索引,搜索,存储等相关核心代码。

第二个,Lucene-analyzers-common-4.0.0.jar,这里面包含了各种语言的词法分析器,用于对文件内容进行关键字切分,提取。

第三个,Lucene-highlighter-4.0.0.jar,这个jar包主要用于搜索出的内容高亮显示。

第四个和第五个,Lucene-queryparser-4.0.0.jar,提供了搜索相关的代码,用于各种搜索,比如模糊搜索,范围搜索,等等。


废话说到这里,下面我们简单的讲解一下什么是全文检索

比如,我们一个文件夹中,或者一个磁盘中有很多的文件,记事本、world、Excel、pdf,我们想根据其中的关键词搜索包含的文件。例如,我们输入Lucene,所有内容含有Lucene的文件就会被检查出来。这就是所谓的全文检索。

因此,很容易的我们想到,应该建立一个关键字与文件的相关映射,盗用ppt中的一张图,很明白的解释了这种映射如何实现。

Lucene 全文检索引擎第2张

在Lucene中,就是使用这种“倒排索引”的技术,来实现相关映射。


有了这种映射关系,我们就来看看Lucene的架构设计

下面是Lucene的资料必出现的一张图,但也是其精髓的概括。

Lucene 全文检索引擎第3张

我们可以看到,Lucene的使用主要体现在两个步骤:

1 创建索引,通过IndexWriter对不同的文件进行索引的创建,并将其保存在索引相关文件存储的位置中。

2 通过索引查寻关键字相关文档。

下面针对官网上面给出的一个例子,进行分析:

复制代码
1   Analyzer analyzer = newStandardAnalyzer(Version.LUCENE_CURRENT);
2 
3     //Store the index in memory:
4     Directory directory = newRAMDirectory();
5     //To store an index on disk, use this instead:
6     //Directory directory = FSDirectory.open("/tmp/testindex");
7     IndexWriterConfig config = newIndexWriterConfig(Version.LUCENE_CURRENT, analyzer);
8     IndexWriter iwriter = newIndexWriter(directory, config);
9     Document doc = newDocument();
10     String text = "This is the text to be indexed.";
11     doc.add(new Field("fieldname", text, TextField.TYPE_STORED));
12 iwriter.addDocument(doc);
13 iwriter.close();
14     
15     //Now search the index:
16     DirectoryReader ireader =DirectoryReader.open(directory);
17     IndexSearcher isearcher = newIndexSearcher(ireader);
18     //Parse a simple query that searches for "text":
19     QueryParser parser = new QueryParser(Version.LUCENE_CURRENT, "fieldname", analyzer);
20     Query query = parser.parse("text");
21     ScoreDoc[] hits = isearcher.search(query, null, 1000).scoreDocs;
22     assertEquals(1, hits.length);
23     //Iterate through the results:
24     for (int i = 0; i < hits.length; i++) {
25       Document hitDoc =isearcher.doc(hits[i].doc);
26       assertEquals("This is the text to be indexed.", hitDoc.get("fieldname"));
27 }
28 ireader.close();
29     directory.close();
复制代码

索引的创建

首先,我们需要定义一个词法分析器。

比如一句话,“我爱我们的中国!”,如何对他拆分,扣掉停顿词“的”,提取关键字“我”“我们”“中国”等等。这就要借助的词法分析器Analyzer来实现。这里面使用的是标准的词法分析器,如果专门针对汉语,还可以搭配paoding,进行使用。

1 Analyzer analyzer = new StandardAnalyzer(Version.LUCENE_CURRENT);

参数中的Version.LUCENE_CURRENT,代表使用当前的Lucene版本,本文环境中也可以写成Version.LUCENE_40。

第二步,确定索引文件存储的位置,Lucene提供给我们两种方式:

1 本地文件存储

Directory directory = FSDirectory.open("/tmp/testindex");

2 内存存储

Directory directory = new RAMDirectory();

可以根据自己的需要进行设定。

第三步,创建IndexWriter,进行索引文件的写入。

IndexWriterConfig config = newIndexWriterConfig(Version.LUCENE_CURRENT, analyzer);
IndexWriter iwriter = new IndexWriter(directory, config);

这里的IndexWriterConfig,据官方文档介绍,是对indexWriter的配置,其中包含了两个参数,第一个是目前的版本,第二个是词法分析器Analyzer。

第四步,内容提取,进行索引的存储。

Document doc = newDocument();
String text = "This is the text to be indexed.";
doc.add(new Field("fieldname", text, TextField.TYPE_STORED));
iwriter.addDocument(doc);
iwriter.close();

第一行,申请了一个document对象,这个类似于数据库中的表中的一行。

第二行,是我们即将索引的字符串。

第三行,把字符串存储起来(因为设置了TextField.TYPE_STORED,如果不想存储,可以使用其他参数,详情参考官方文档),并存储“表明”为"fieldname".

第四行,把doc对象加入到索引创建中。

第五行,关闭IndexWriter,提交创建内容。

这就是索引创建的过程。

关键字查询:

第一步,打开存储位置

DirectoryReader ireader = DirectoryReader.open(directory);

第二步,创建搜索器

IndexSearcher isearcher = new IndexSearcher(ireader);

第三步,类似SQL,进行关键字查询

复制代码
QueryParser parser = new QueryParser(Version.LUCENE_CURRENT, "fieldname", analyzer);
Query query = parser.parse("text");
ScoreDoc[] hits = isearcher.search(query, null, 1000).scoreDocs;
assertEquals(1, hits.length);
for (int i = 0; i < hits.length; i++) {
    Document hitDoc =isearcher.doc(hits[i].doc);
    assertEquals("This is the text to be indexed.",hitDoc.get("fieldname"));
}
复制代码

这里,我们创建了一个查询器,并设置其词法分析器,以及查询的“表名“为”fieldname“。查询结果会返回一个集合,类似SQL的ResultSet,我们可以提取其中存储的内容。

关于各种不同的查询方式,可以参考官方手册,或者推荐的PPT

第四步,关闭查询器等。

ireader.close();
directory.close();

最后,博猪自己写了个简单的例子,可以对一个文件夹内的内容进行索引的创建,并根据关键字筛选文件,并读取其中的内容

创建索引:

复制代码
/*** 创建当前文件目录的索引
     * @parampath 当前文件目录
     * @return是否成功
     */
    public static booleancreateIndex(String path){
        Date date1 = newDate();
        List<File> fileList =getFileList(path);
        for(File file : fileList) {
            content = "";
            //获取文件后缀
            String type = file.getName().substring(file.getName().lastIndexOf(".")+1);
            if("txt".equalsIgnoreCase(type)){
                
                content +=txt2String(file);
            
            }else if("doc".equalsIgnoreCase(type)){
            
                content +=doc2String(file);
            
            }else if("xls".equalsIgnoreCase(type)){
                
                content +=xls2String(file);
                
            }
            
            System.out.println("name :"+file.getName());
            System.out.println("path :"+file.getPath());
//System.out.println("content :"+content);
System.out.println();
            
            
            try{
                analyzer = newStandardAnalyzer(Version.LUCENE_CURRENT);
                directory = FSDirectory.open(newFile(INDEX_DIR));
    
                File indexFile = newFile(INDEX_DIR);
                if (!indexFile.exists()) {
                    indexFile.mkdirs();
                }
                IndexWriterConfig config = newIndexWriterConfig(Version.LUCENE_CURRENT, analyzer);
                indexWriter = newIndexWriter(directory, config);
                
                Document document = newDocument();
                document.add(new TextField("filename", file.getName(), Store.YES));
                document.add(new TextField("content", content, Store.YES));
                document.add(new TextField("path", file.getPath(), Store.YES));
                indexWriter.addDocument(document);
                indexWriter.commit();
                closeWriter();
    
                
            }catch(Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
            content = "";
        }
        Date date2 = newDate();
        System.out.println("创建索引-----耗时:" + (date2.getTime() - date1.getTime()) + "ms
");
        return true;
    }
复制代码

进行查询:

复制代码
/*** 查找索引,返回符合条件的文件
     * @paramtext 查找的字符串
     * @return符合条件的文件List
     */
    public static voidsearchIndex(String text){
        Date date1 = newDate();
        try{
            directory = FSDirectory.open(newFile(INDEX_DIR));
            analyzer = newStandardAnalyzer(Version.LUCENE_CURRENT);
            DirectoryReader ireader =DirectoryReader.open(directory);
            IndexSearcher isearcher = newIndexSearcher(ireader);
    
            QueryParser parser = new QueryParser(Version.LUCENE_CURRENT, "content", analyzer);
            Query query =parser.parse(text);
            
            ScoreDoc[] hits = isearcher.search(query, null, 1000).scoreDocs;
        
            for (int i = 0; i < hits.length; i++) {
                Document hitDoc =isearcher.doc(hits[i].doc);
                System.out.println("____________________________");
                System.out.println(hitDoc.get("filename"));
                System.out.println(hitDoc.get("content"));
                System.out.println(hitDoc.get("path"));
                System.out.println("____________________________");
            }
            ireader.close();
            directory.close();
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        Date date2 = newDate();
        System.out.println("查看索引-----耗时:" + (date2.getTime() - date1.getTime()) + "ms
");
    }
复制代码

全部代码:

Lucene 全文检索引擎第12张View Code

运行结果:

所有包含man关键字的文件,都被筛选出来了。

Lucene 全文检索引擎第13张

Lucene 全文检索引擎第14张  


参考资料

JAVA读取文本大全:http://blog.csdn.net/csh624366188/article/details/6785817

Lucene官方文档:http://lucene.apache.org/core/4_0_0/core/overview-summary.html

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