分布式搜索——Elasticsearch-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了分布式搜索——Elasticsearch。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

Elasticsearch

简介

Elasticsearch是一款非常强大的开源搜索引擎，具备非常多强大功能，可以帮助用户从海量数据中快速找到需要的内容。例如：在GitHub搜索代码、在百度搜索问题的答案、在打车软件搜索附近的车。

ELK技术栈

elasticsearch结合kibana、Logstash、Beats，也就是elastic stack（ELK）。被广泛应用在日志数据分析、实时监控等领域：

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而elasticsearch是elastic stack的核心，负责存储、搜索、分析数据。

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Elasticsearch和Lucene

elasticsearch底层是基于lucene来实现的。

Lucene是一个Java语言的搜索引擎类库，是Apache公司的顶级项目，由DougCutting于1999年研发。是Apache的开源搜索引擎类库，提供了搜索引擎的核心API。

官网地址：https://lucene.apache.org/

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elasticsearch的发展历史：

2004年Shay Banon基于Lucene开发了Compass
2010年Shay Banon 重写了Compass，取名为Elasticsearch。

官网地址: https://www.elastic.co/cn/

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倒排索引

倒排索引的概念是基于MySQL这样的正向索引而言的。

正向索引

那么什么是正向索引呢？例如给下表（tb_goods）中的id创建索引：

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如果是根据id查询，那么直接走索引，查询速度非常快。

但如果是基于title做模糊查询，只能是逐行扫描数据，流程如下：

1）用户搜索数据，条件是title符合"%手机%"。

2）逐行获取数据，比如id为1的数据。

3）判断数据中的title是否符合用户搜索条件。

4）如果符合则放入结果集，不符合则丢弃。回到步骤1。

逐行扫描，也就是全表扫描，随着数据量增加，其查询效率也会越来越低。当数据量达到数百万时，就是一场灾难。

倒排索引

倒排索引中有两个非常重要的概念：

文档（Document）：用来搜索的数据，其中的每一条数据就是一个文档。例如一个网页、一个商品信息
词条（Term）：对文档数据或用户搜索数据，利用某种算法分词，得到的具备含义的词语就是词条。例如：我是中国人，就可以分为：我、是、中国人、中国、国人这样的几个词条

创建倒排索引是对正向索引的一种特殊处理，流程如下：

将每一个文档的数据利用算法分词，得到一个个词条
创建表，每行数据包括词条、词条所在文档id、位置等信息
因为词条唯一性，可以给词条创建索引，例如hash表结构索引

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倒排索引的搜索流程如下（以搜索"华为手机"为例）：

1）用户输入条件"华为手机"进行搜索。

2）对用户输入内容分词，得到词条：华为、手机。

3）拿着词条在倒排索引中查找，可以得到包含词条的文档id：1、2、3。

4）拿着文档id到正向索引中查找具体文档。

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虽然要先查询倒排索引，再查询倒排索引，但是无论是词条、还是文档id都建立了索引，查询速度非常快！无需全表扫描。

正向和倒排

那么为什么一个叫做正向索引，一个叫做倒排索引呢？

正向索引是最传统的，根据id索引的方式。但根据词条查询时，必须先逐条获取每个文档，然后判断文档中是否包含所需要的词条，是根据文档找词条的过程。
而倒排索引则相反，是先找到用户要搜索的词条，根据词条得到保护词条的文档的id，然后根据id获取文档。是根据词条找文档的过程。

正向索引：

优点：
- 可以给多个字段创建索引
- 根据索引字段搜索、排序速度非常快
缺点：
- 根据非索引字段，或者索引字段中的部分词条查找时，只能全表扫描。

倒排索引：

优点：
- 根据词条搜索、模糊搜索时，速度非常快
缺点：
- 只能给词条创建索引，而不是字段
- 无法根据字段做排序

ES概念

elasticsearch中有很多独有的概念，与mysql中略有差别，但也有相似之处。

文档和字段

elasticsearch是面向**文档（Document）**存储的，可以是数据库中的一条商品数据，一个订单信息。文档数据会被序列化为json格式后存储在elasticsearch中：

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而Json文档中往往包含很多的字段（Field），类似于数据库中的列。

索引和映射

索引（Index），就是相同类型的文档的集合。

例如：

所有用户文档，就可以组织在一起，称为用户的索引；
所有商品的文档，可以组织在一起，称为商品的索引；
所有订单的文档，可以组织在一起，称为订单的索引；

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因此，可以把索引当做是数据库中的表。

数据库的表会有约束信息，用来定义表的结构、字段的名称、类型等信息。因此，索引库中就有映射（mapping），是索引中文档的字段约束信息，类似表的结构约束。

Mysql与Elasticsearch

我们统一的把mysql与elasticsearch的概念做一下对比：

MySQL	Elasticsearch	说明
Table	Index	索引(index)，就是文档的集合，类似数据库的表(table)
Row	Document	文档（Document），就是一条条的数据，类似数据库中的行（Row），文档都是JSON格式
Column	Field	字段（Field），就是JSON文档中的字段，类似数据库中的列（Column）
Schema	Mapping	Mapping（映射）是索引中文档的约束，例如字段类型约束。类似数据库的表结构（Schema）
SQL	DSL	DSL是elasticsearch提供的JSON风格的请求语句，用来操作elasticsearch，实现CRUD

MySQL与Elasticsearch两者各自有自己的长处：

Mysql：擅长事务类型操作，可以确保数据的安全和一致性
Elasticsearch：擅长海量数据的搜索、分析、计算

因此在企业中，往往是两者结合使用：

对安全性要求较高的写操作，使用mysql实现
对查询性能要求较高的搜索需求，使用elasticsearch实现
两者再基于某种方式，实现数据的同步，保证一致性

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安装ES、Kibana

安装单点ES

创建网络

后续还要部署kibana容器，因此需要让es和kibana容器互联。这里先创建一个网络：

docker network create es-net

拉取镜像

镜像文件比较大，可能需要等待一会

docker pull elasticsearch:7.12.1

运行

运行docker命令，部署单点es：

docker run -d \
	--name es \
    -e "ES_JAVA_OPTS=-Xms1024m -Xmx1024m" \
    -e "discovery.type=single-node" \
    -v es-data:/usr/share/elasticsearch/data \
    -v es-plugins:/usr/share/elasticsearch/plugins \
    --privileged \
    --network es-net \
    -p 9200:9200 \
    -p 9300:9300 \
elasticsearch:7.12.1

命令解释：

-e "cluster.name=es-docker-cluster"：设置集群名称
-e "http.host=0.0.0.0"：监听的地址，可以外网访问
-e "ES_JAVA_OPTS=-Xms1024m -Xmx1024m"：内存大小(根据虚拟机内存大小配置，最小不要小于512M，否则后续会出现内存不足的情况)。
-e "discovery.type=single-node"：非集群模式
-v es-data:/usr/share/elasticsearch/data：挂载逻辑卷，绑定es的数据目录
-v es-logs:/usr/share/elasticsearch/logs：挂载逻辑卷，绑定es的日志目录
-v es-plugins:/usr/share/elasticsearch/plugins：挂载逻辑卷，绑定es的插件目录
--privileged：授予逻辑卷访问权
--network es-net ：加入一个名为es-net的网络中
-p 9200:9200：端口映射配置

访问http://192.168.xxx.xxx:9200，如果看到以下页面，则证明elasticsearch安装成功。

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部署kibana

kibana可以提供一个elasticsearch的可视化界面，便于学习。

拉取镜像

docker pull kibana:7.12.1

部署

运行docker命令，部署kibana

docker run -d \
--name kibana \
-e ELASTICSEARCH_HOSTS=http://es:9200 \
--network=es-net \
-p 5601:5601  \
kibana:7.12.1

--network es-net ：加入一个名为es-net的网络中，与elasticsearch在同一个网络中
-e ELASTICSEARCH_HOSTS=http://es:9200"：设置elasticsearch的地址，因为kibana已经与elasticsearch在一个网络，因此可以用容器名直接访问elasticsearch
-p 5601:5601：端口映射配置

kibana启动一般比较慢，需要多等待一会，可以通过命令：

docker logs -f kibana

查看运行日志，当查看到下面的日志，说明成功：

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此时，在浏览器输入地址访问：http://192.168.xxx.xxx:5601，即可看到结果

kibana中提供了一个DevTools界面，这个界面中可以编写DSL来操作elasticsearch。并且对DSL语句有自动补全功能。

安装Ik插件

# 进入容器内部
docker exec -it es /bin/bash

# 在线下载并安装
./bin/elasticsearch-plugin  install https://github.com/medcl/elasticsearch-analysis-ik/releases/download/v7.12.1/elasticsearch-analysis-ik-7.12.1.zip

#退出
exit
#重启容器
docker restart es

IK分词器包含两种模式：

ik_smart：最少切分
ik_max_word：最细切分

扩展词词典

随着互联网的发展，“造词运动”也越发的频繁。出现了很多新的词语，在原有的词汇列表中并不存在。如：“泰酷辣”、“永远的神”等。

所以我们的词汇也需要不断的更新，IK分词器提供了扩展词汇的功能。

1）打开IK分词器config目录(前置目录：/var/lib/docker/volumes/es-plugins/_data )：

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2）在IKAnalyzer.cfg.xml配置文件内容添加：

<?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>
        <!--用户可以在这里配置自己的扩展字典 *** 添加扩展词典-->
        <entry key="ext_dict">ext.dic</entry>
</properties>

3）新建一个 ext.dic，可以参考config目录下复制一个配置文件进行修改

泰酷辣
永远的神

4）重启elasticsearch

docker restart es

# 查看 日志
docker logs -f es

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日志中已经成功加载ext.dic配置文件。

停用词词典

在互联网项目中，在网络间传输的速度很快，所以很多语言是不允许在网络上传递的，如：关于宗教、政治等敏感词语，那么我们在搜索时也应该忽略当前词汇。

IK分词器也提供了强大的停用词功能，让我们在索引时就直接忽略当前的停用词汇表中的内容。

1）IKAnalyzer.cfg.xml配置文件内容添加：

<?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>
        <!--用户可以在这里配置自己的扩展字典-->
        <entry key="ext_dict">ext.dic</entry>
         <!--用户可以在这里配置自己的扩展停止词字典  *** 添加停用词词典-->
        <entry key="ext_stopwords">stopword.dic</entry>
</properties>

3）在 stopword.dic 添加停用词

“一些敏感词汇”(该内容过于敏感，不宜显示)

4）重启elasticsearch

# 重启服务
docker restart es
docker restart kibana

# 查看 日志
docker logs -f es

日志中已经成功加载stopword.dic配置文件

注：当前文件的编码必须是UTF- 8格式，严禁使用Windows记事本编辑。

索引库操作

索引库就类似数据库表，mapping映射就类似表的结构。要向es中存储数据，必须先创建“库”和“表”。

ping映射属性

mapping是对索引库中文档的约束，常见的mapping属性包括：

type：字段数据类型，常见的简单类型有：
- 字符串：text（可分词的文本）、keyword（精确值，例如：品牌、国家、ip地址）
- 数值：long、integer、short、byte、double、float、
- 布尔：boolean
- 日期：date
- 对象：object
index：是否创建索引，默认为true
analyzer：使用哪种分词器
properties：该字段的子字段

索引库的CRUD

统一使用Kibana编写DSL的方式来演示。

创建索引库和映射

请求方式：PUT
请求路径：/索引库名，可以自定义
请求参数：mapping映射

格式：

PUT /索引库名称
{
  "mappings": {
    "properties": {
      "字段名":{
        "type": "text",
        "analyzer": "ik_smart"
      },
      "字段名2":{
        "type": "keyword",
        "index": "false"
      },
      "字段名3":{
        "properties": {
          "子字段": {
            "type": "keyword"
          }
        }
      },
      // ...略
    }
  }
}

查询索引库

请求方式：GET
请求路径：/索引库名
请求参数：无

格式：

GET /索引库名

修改索引库

倒排索引结构虽然不复杂，但是一旦数据结构改变（比如改变了分词器），就需要重新创建倒排索引，这简直是灾难。因此索引库一旦创建，无法修改mapping。

虽然无法修改mapping中已有的字段，但是却允许添加新的字段到mapping中，因为不会对倒排索引产生影响。

格式：

PUT /索引库名/_mapping
{
  "properties": {
    "新字段名":{
      "type": "integer"
    }
  }
}

删除索引库

请求方式：DELETE
请求路径：/索引库名
请求参数：无

格式：

DELETE /索引库名

添加字段

格式

PUT /索引库名/_mapping

文档操作

新增文档

语法格式

POST /索引库名/_doc/文档id
{
    "字段1": "值1",
    "字段2": "值2",
    "字段3": {
        "子属性1": "值3",
        "子属性2": "值4"
    },
    // ...
}

查询文档

根据rest风格，新增是post，查询应该是get，不过查询一般都需要条件，这里我们把文档id带上。

语法格式：

GET /{索引库名称}/_doc/{id}

删除文档

语法格式：

DELETE /{索引库名}/_doc/id值

修改文档

修改文档有两种方式，一种是全量修改，另一种是增量修改。

全量修改

全量修改是覆盖原来的文档，其本质是：

根据指定的id删除文档
新增一个相同id的文档

注意：如果根据id删除时，id不存在，第二步的新增也会执行，也就从修改变成了新增操作了。

语法格式：

PUT /{索引库名}/_doc/文档id
{
    "字段1": "值1",
    "字段2": "值2",
    // ... 略
}

增量修改

增量修改是只修改指定id匹配的文档中的部分字段。

语法格式：

POST /{索引库名}/_update/文档id
{
    "doc": {
         "字段名": "新的值",
    }
}

RestAPI

ES官方提供了各种不同语言的客户端，用来操作ES。这些客户端的本质就是组装DSL语句，通过http请求发送给ES。

官方文档地址：https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/client/index.html

其中的Java Rest Client又包括两种：

Java Low Level Rest Client
Java High Level Rest Client

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mapping映射分析

创建索引库，最关键的是mapping映射，而mapping映射要考虑的信息包括：

字段名
字段数据类型
是否参与搜索
是否需要分词
如果分词，分词器是什么？

其中：

字段名、字段数据类型，可以参考数据表结构的名称和类型
是否参与搜索需要分析业务来判断，例如图片地址，就无需参与搜索
是否分词需要看内容，内容如果是一个整体就无需分词，反之则要分词
分词器，可以统一使用ik_max_word

以下面数据结构表为例：

CREATE TABLE `tb_hotel`  (
  `id` bigint(20) NOT NULL COMMENT '酒店id',
  `name` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NOT NULL COMMENT '酒店名称',
  `address` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NOT NULL COMMENT '酒店地址',
  `price` int(10) NOT NULL COMMENT '酒店价格',
  `score` int(2) NOT NULL COMMENT '酒店评分',
  `brand` varchar(32) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NOT NULL COMMENT '酒店品牌',
  `city` varchar(32) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NOT NULL COMMENT '所在城市',
  `star_name` varchar(16) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '酒店星级，1星到5星，1钻到5钻',
  `business` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '商圈',
  `latitude` varchar(32) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NOT NULL COMMENT '纬度',
  `longitude` varchar(32) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NOT NULL COMMENT '经度',
  `pic` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '酒店图片',
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_general_ci ROW_FORMAT = Compact;

创建的对应索引库结构为：

PUT /hotel
{
  "mappings": {
    "properties": {
      "id": {
        "type": "keyword"
      },
      "name":{
        "type": "text",
        "analyzer": "ik_max_word",
        "copy_to": "all"
      },
      "address":{
        "type": "keyword",
        "index": false
      },
      "price":{
        "type": "integer"
      },
      "score":{
        "type": "integer"
      },
      "brand":{
        "type": "keyword",
        "copy_to": "all"
      },
      "city":{
        "type": "keyword",
        "copy_to": "all"
      },
      "starName":{
        "type": "keyword"
      },
      "business":{
        "type": "keyword"
      },
      "location":{
        "type": "geo_point"
      },
      "pic":{
        "type": "keyword",
        "index": false
      },
      "all":{
        "type": "text",
        "analyzer": "ik_max_word"
      }
    }
  }
}

其中上面的location字段为地理坐标，包含经度、纬度。

地理坐标说明：

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all字段为组合字段，其目的是将多字段的值利用copy_to合并，提供给用户搜索。

copy_to说明：

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初始化RestClient

在elasticsearch提供的API中，与elasticsearch一切交互都封装在一个名为RestHighLevelClient的类中，必须先完成这个对象的初始化，建立与elasticsearch的连接。

引入es的RestHighLevelClient依赖：

<dependency>
    <groupId>org.elasticsearch.client</groupId>
    <artifactId>elasticsearch-rest-high-level-client</artifactId>
</dependency>

因为springboot默认控制的ES版本为7.6.2，不满足使用需求，所以需要覆盖默认的ES版本

<properties>
    <java.version>1.8</java.version>
    <elasticsearch.version>7.12.1</elasticsearch.version>
</properties>

初始化RestHighLevelClient

初始化代码

public class HotelIndexTest {
    private RestHighLevelClient client;

    @BeforeEach
    void setUp() {
        this.client = new RestHighLevelClient(RestClient.builder(
                HttpHost.create("http://192.168.xxx.xxx:9200")
        ));
    }

    @AfterEach
    void tearDown() throws IOException {
        this.client.close();
    }
}

创建索引表

创建索引库的API如下：

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代码分为三步：

创建Request对象。因为是创建索引库的操作，因此Request是CreateIndexRequest。
添加请求参数，其实就是DSL的JSON参数部分。因为json字符串很长，可以定义为静态字符串常量，让代码看起来更加优雅。
发送请求，client.indices()方法的返回值是IndicesClient类型，封装了所有与索引库操作有关的方法。

根据上面的索引库结构，实现创建索引

创建一个常量类，定义mapping映射的JSON字符串常量

public class HotelConstants {
    public static final String MAPPING_TEMPLATE = "{\n" +
            "  \"mappings\": {\n" +
            "    \"properties\": {\n" +
            "      \"id\": {\n" +
            "        \"type\": \"keyword\"\n" +
            "      },\n" +
            "      \"name\":{\n" +
            "        \"type\": \"text\",\n" +
            "        \"analyzer\": \"ik_max_word\",\n" +
            "        \"copy_to\": \"all\"\n" +
            "      },\n" +
            "      \"address\":{\n" +
            "        \"type\": \"keyword\",\n" +
            "        \"index\": false\n" +
            "      },\n" +
            "      \"price\":{\n" +
            "        \"type\": \"integer\"\n" +
            "      },\n" +
            "      \"score\":{\n" +
            "        \"type\": \"integer\"\n" +
            "      },\n" +
            "      \"brand\":{\n" +
            "        \"type\": \"keyword\",\n" +
            "        \"copy_to\": \"all\"\n" +
            "      },\n" +
            "      \"city\":{\n" +
            "        \"type\": \"keyword\",\n" +
            "        \"copy_to\": \"all\"\n" +
            "      },\n" +
            "      \"starName\":{\n" +
            "        \"type\": \"keyword\"\n" +
            "      },\n" +
            "      \"business\":{\n" +
            "        \"type\": \"keyword\"\n" +
            "      },\n" +
            "      \"location\":{\n" +
            "        \"type\": \"geo_point\"\n" +
            "      },\n" +
            "      \"pic\":{\n" +
            "        \"type\": \"keyword\",\n" +
            "        \"index\": false\n" +
            "      },\n" +
            "      \"all\":{\n" +
            "        \"type\": \"text\",\n" +
            "        \"analyzer\": \"ik_max_word\"\n" +
            "      }\n" +
            "    }\n" +
            "  }\n" +
            "}";
}

编写单元测试，实现创建索引

@Test
void createHotelIndex() throws IOException {
    // 1.创建Request对象
    CreateIndexRequest request = new CreateIndexRequest("hotel");
    // 2.准备请求的参数：DSL语句
    request.source(MAPPING_TEMPLATE, XContentType.JSON);
    // 3.发送请求
    client.indices().create(request, RequestOptions.DEFAULT);
}

删除索引库

删除索引库的DSL语句非常简单：

DELETE /hotel

与创建索引库相比有以下几点变化：

请求方式从PUT变为DELTE
请求路径不变
无请求参数

所以代码的差异，注意体现在Request对象上。

创建Request对象。这次是DeleteIndexRequest对象
准备参数。这里是无参
发送请求。改用delete方法

编写单元测试，实现删除索引：

@Test
void testDeleteHotelIndex() throws IOException {
    // 1.创建Request对象
    DeleteIndexRequest request = new DeleteIndexRequest("hotel");
    // 2.发送请求
    client.indices().delete(request, RequestOptions.DEFAULT);
}

判断索引库是否存在

判断索引库是否存在，本质就是查询，对应的DSL是：

GET /hotel

因此与删除的Java代码流程是类似的。依然是三步走：

创建Request对象。这次是GetIndexRequest对象
准备参数。这里是无参
发送请求。改用exists方法

@Test
void testExistsHotelIndex() throws IOException {
    // 1.创建Request对象
    GetIndexRequest request = new GetIndexRequest("hotel");
    // 2.发送请求
    boolean exists = client.indices().exists(request, RequestOptions.DEFAULT);
    // 3.输出
    System.err.println(exists ? "索引库已经存在！" : "索引库不存在！");
}

总结

JavaRestClient操作elasticsearch的流程基本类似。核心是client.indices()方法来获取索引库的操作对象。

索引库操作的基本步骤：

初始化RestHighLevelClient
创建XxxIndexRequest。XXX是Create、Get、Delete
准备DSL（ Create时需要，其它是无参）
发送请求。调用RestHighLevelClient#indices().xxx()方法，xxx是create、exists、delete

RestClient操作文档

为了与索引库操作分离，再次添加一个测试类

@SpringBootTest
public class HotelDocumentTest {
    @Autowired
    private IHotelService hotelService; // 利用IHotelService去查询酒店数据
    
	// 初始化RestHighLevelClient
    private RestHighLevelClient client;

    @BeforeEach
    void setUp() {
        this.client = new RestHighLevelClient(RestClient.builder(
                HttpHost.create("http://192.168.150.101:9200")
        ));
    }

    @AfterEach
    void tearDown() throws IOException {
        this.client.close();
    }
}

定义一个酒店实体类

@Data
@NoArgsConstructor
public class HotelDoc {
    private Long id;
    private String name;
    private String address;
    private Integer price;
    private Integer score;
    private String brand;
    private String city;
    private String starName;
    private String business;
    private String location;
    private String pic;

    public HotelDoc(Hotel hotel) {
        this.id = hotel.getId();
        this.name = hotel.getName();
        this.address = hotel.getAddress();
        this.price = hotel.getPrice();
        this.score = hotel.getScore();
        this.brand = hotel.getBrand();
        this.city = hotel.getCity();
        this.starName = hotel.getStarName();
        this.business = hotel.getBusiness();
        this.location = hotel.getLatitude() + ", " + hotel.getLongitude();
        this.pic = hotel.getPic();
    }
}

前面已经知道了新增文档的DSL的语法格式

POST /索引库名/_doc/文档id

// 举例说明
POST /hotel/_doc/1
{
    "name": "Jack",
    "age": 21
}

其对应的Java代码为

@Test
void testIndexDocument() throws IOException {
    // 1.创建request对象
    IndexRequest request = new IndexRequest("hotel").id("1");  
    // 2.准备JSON文档
    request.source("{\"name\": \"Jack\", \"age\": 21}", XContentType.JSON);
    // 3.发送请求
    client.index(request, RequestOptions.DEFAULT);
}

从代码中可以看出与创建索引库类似，也分为三步：

创建Request对象。
准备请求参数(DSL中的JSON文档)。
发送请求。

主要的变化在于，此处直接使用了client的API，不再使用client.indices()。

这里结合了数据库查询的数据，将查询出来的数据转换成JSON的形式新增为文档。

@Test
void testAddDocument() throws IOException {
    // 1.根据id查询酒店数据
    Hotel hotel = hotelService.getById(1);
    // 2.转换为文档类型
    HotelDoc hotelDoc = new HotelDoc(hotel);
    // 3.将HotelDoc转json
    String json = JSON.toJSONString(hotelDoc);

    // 1.准备Request对象
    IndexRequest request = new IndexRequest("hotel").id(hotelDoc.getId().toString());
    // 2.准备Json文档
    request.source(json, XContentType.JSON);
    // 3.发送请求
    client.index(request, RequestOptions.DEFAULT);
}

查询文档

查询的DSL语句如下：

GET /hotel/_doc/{id}

非常简单，因此代码大概分两步：

准备Request对象
发送请求

不过查询的目的是得到结果，解析为HotelDoc，因此难点是结果的解析。完整代码如下：

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

可以看到，结果是一个JSON，其中文档放在一个_source属性中，因此解析就是拿到_source，反序列化为Java对象即可。

在测试类中，编写单元测试

@Test
void testGetDocumentById() throws IOException {
    // 1.准备Request
    GetRequest request = new GetRequest("hotel", "61082");
    // 2.发送请求，得到响应
    GetResponse response = client.get(request, RequestOptions.DEFAULT);
    // 3.解析响应结果
    String json = response.getSourceAsString();

    HotelDoc hotelDoc = JSON.parseObject(json, HotelDoc.class);
    System.out.println(hotelDoc);
}

删除文档

删除的DSL的

DELETE /hotel/_doc/{id}

与查询相比，仅仅是请求方式从DELETE变成GET。

单元测试方法

@Test
void testDeleteDocument() throws IOException {
    // 1.准备Request
    DeleteRequest request = new DeleteRequest("hotel", "61083");
    // 2.发送请求
    client.delete(request, RequestOptions.DEFAULT);
}

修改文档

修改有两种方式：

全量修改：本质是先根据id删除，再新增
增量修改：修改文档中的指定字段值

在RestClient的API中，全量修改与新增的API完全一致，判断依据是ID：

如果新增时，ID已经存在，则修改
如果新增时，ID不存在，则新增

这里主要关注增量修改。

代码示例

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

准备Request对象。这次是修改，所以是UpdateRequest
准备参数。也就是JSON文档，里面包含要修改的字段
更新文档。这里调用client.update()方法

单元测试方法

@Test
void testUpdateDocument() throws IOException {
    // 1.准备Request
    UpdateRequest request = new UpdateRequest("hotel", "61083");
    // 2.准备请求参数
    request.doc(
        "price", "952",
        "starName", "四钻"
    );
    // 3.发送请求
    client.update(request, RequestOptions.DEFAULT);
}

批量导入文档

批量处理BulkRequest，其本质就是将多个普通的CRUD请求组合在一起发送。

其中提供了一个add方法，用来添加其他请求：

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

可以看到，能添加的请求包括：

IndexRequest，也就是新增
UpdateRequest，也就是修改
DeleteRequest，也就是删除

因此Bulk中添加了多个IndexRequest，就是批量新增功能了。

@Test
void testBulk() throws IOException {
    // 1.创建Bulk请求
    BulkRequest request = new BulkRequest(); 
    // 2.添加要批量提交的请求：这里添加了两个新增文档的请求
    request.add(new IndexRequest("hotel")
                .id("101").source("json source", XContentType.JSON));
    request.add(new IndexRequest("hotel")
                .id("102").source("json source2", XContentType.JSON));
    // 3.发起bulk请求
    client.bulk(request, RequestOptions.DEFAULT);
}

这里与上面的不同之处在于Request对象为BulkRequest。调用的请求方法为client.bulk()。

单元测试方法

@Test
void testBulkRequest() throws IOException {
    // 批量查询酒店数据
    List<Hotel> hotels = hotelService.list();

    // 1.创建Request
    BulkRequest request = new BulkRequest();
    // 2.准备参数，添加多个新增的Request
    for (Hotel hotel : hotels) {
        // 2.1.转换为文档类型HotelDoc
        HotelDoc hotelDoc = new HotelDoc(hotel);
        // 2.2.创建新增文档的Request对象
        request.add(new IndexRequest("hotel")
                    .id(hotelDoc.getId().toString())
                    .source(JSON.toJSONString(hotelDoc), XContentType.JSON));
    }
    // 3.发送请求
    client.bulk(request, RequestOptions.DEFAULT);
}

DSL查询文档

Elasticsearch的查询依然是基于JSON风格的DSL来实现的。

DSL查询分类

Elasticsearch提供了基于JSON的DSL（Domain Specific Language）来定义查询。常见的查询类型包括：

查询所有：查询出所有数据，一般测试用。例如：match_all
全文检索（full text）查询：利用分词器对用户输入内容分词，然后去倒排索引库中匹配。例如：
- match_query
- multi_match_query
精确查询：根据精确词条值查找数据，一般是查找keyword、数值、日期、boolean等类型字段。例如：
- ids
- range
- term
地理（geo）查询：根据经纬度查询。例如：
- geo_distance
- geo_bounding_box
复合（compound）查询：复合查询可以将上述各种查询条件组合起来，合并查询条件。例如：
- bool
- function_score

语法格式：

GET /indexName/_search
{
  "query": {
    "查询类型": {
      "查询条件": "条件值"
    }
  }
}

我们以查询所有为例，其中：

查询类型为match_all
没有查询条件

// 查询所有
GET /indexName/_search
{
  "query": {
    "match_all": {
    }
  }
}

其它查询无非就是查询类型、查询条件的变化。

全文检索查询

全文检索查询的基本流程如下：

对用户搜索的内容做分词，得到词条。
根据词条去倒排索引库中匹配，得到文档id。
根据文档id找到文档，返回给用户。

因为是拿着词条去匹配，因此参与搜索的字段也必须是可分词的text类型的字段。

基本语法

常见的全文检索查询包括：

match查询：单字段查询(根据一个字段查询)
multi_match查询：多字段查询，任意一个字段符合条件就算符合查询条件(根据多个字段查询，参与查询字段越多，查询性能越差)。

match查询语法格式：

GET /indexName/_search
{
  "query": {
    "match": {
      "FIELD": "TEXT" // FIELD：字段名
    }
  }
}

mulit_match语法格式：

GET /indexName/_search
{
  "query": {
    "multi_match": {
      "query": "TEXT",
      "fields": ["FIELD1", " FIELD12"]
    }
  }
}

精准查询

精确查询一般是查找keyword、数值、日期、boolean等类型字段。所以不会对搜索条件分词。常见的有：

term：根据词条精确查询，一般搜索keyword类型、数值类型、布尔类型、日期类型字段
range：根据值的范围查询，可以是数值、日期的范围

term查询

因为精确查询的字段搜是不分词的字段，因此查询的条件也必须是不分词的词条。查询时，用户输入的内容跟自动值完全匹配时才认为符合条件。如果用户输入的内容过多，反而搜索不到数据。

语法格式：

// term查询
GET /indexName/_search
{
  "query": {
    "term": {
      "FIELD": { // FIELD：字段名
        "value": "VALUE"
      }
    }
  }
}

range查询

范围查询，一般应用在对数值类型做范围过滤的时候。比如做价格范围过滤。

语法格式：

// range查询
GET /indexName/_search
{
  "query": {
    "range": {
      "FIELD": { // FIELD：字段名
        "gte": 100, // 这里的gte代表大于等于，gt则代表大于
        "lte": 200 // lte代表小于等于，lt则代表小于
      }
    }
  }
}

地理坐标查询

所谓的地理坐标查询，其实就是根据经纬度查询。

官方文档：https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/reference/current/geo-queries.html

常见的使用场景包括：

携程：搜索附近的酒店。
滴滴：搜索附近的出租车。
微信：搜索附近的人。

矩形范围查询

矩形范围查询，也就是geo_bounding_box查询，查询坐标落在某个矩形范围的所有文档：

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

查询时，需要指定矩形的左上、右下两个点的坐标，然后画出一个矩形，落在该矩形内的都是符合条件的点。

语法格式：

// geo_bounding_box查询
GET /indexName/_search
{
  "query": {
    "geo_bounding_box": {
      "FIELD": {
        "top_left": { // 左上点
          "lat": 31.1,
          "lon": 121.5
        },
        "bottom_right": { // 右下点
          "lat": 30.9,
          "lon": 121.7
        }
      }
    }
  }
}

附近查询

附近查询，也叫做距离查询（geo_distance）：查询到指定中心点小于某个距离值的所有文档。

在地图上找一个点作为圆心，以指定距离为半径，画一个圆，落在圆内的坐标都算符合条件：

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

语法说明：

// geo_distance 查询
GET /indexName/_search
{
  "query": {
    "geo_distance": {
      "distance": "15km", // 半径
      "FIELD": "31.21,121.5" // 圆心
    }
  }
}

复合查询

复合（compound）查询：复合查询可以将其它简单查询组合起来，实现更复杂的搜索逻辑。常见的有两种：

fuction score：算分函数查询，可以控制文档相关性算分，控制文档排名。
bool query：布尔查询，利用逻辑关系组合多个其它的查询，实现复杂搜索。

算分函数查询

根据相关度打分是比较合理的需求，但合理的不一定是产品经理需要的。

要想认为控制相关性算分，就需要利用elasticsearch中的function score 查询了。

语法说明

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

function score 查询中包含四部分内容：

原始查询条件：query部分，基于这个条件搜索文档，并且基于BM25算法给文档打分，原始算分（query score)
过滤条件：filter部分，符合该条件的文档才会重新算分
算分函数：符合filter条件的文档要根据这个函数做运算，得到的函数算分（function score），有四种函数
- weight：函数结果是常量
- field_value_factor：以文档中的某个字段值作为函数结果
- random_score：以随机数作为函数结果
- script_score：自定义算分函数算法
运算模式：算分函数的结果、原始查询的相关性算分，两者之间的运算方式，包括：
- multiply：相乘
- replace：用function score替换query score
- 其它，例如：sum、avg、max、min

function score的运行流程如下：

1）根据原始条件查询搜索文档，并且计算相关性算分，称为原始算分（query score）
2）根据过滤条件，过滤文档
3）符合过滤条件的文档，基于算分函数运算，得到函数算分（function score）
4）将原始算分（query score）和函数算分（function score）基于运算模式做运算，得到最终结果，作为相关性算分。

因此，其中的关键点是：

过滤条件：决定哪些文档的算分被修改
算分函数：决定函数算分的算法
运算模式：决定最终算分结果

布尔查询

布尔查询是一个或多个查询子句的组合，每一个子句就是一个子查询。子查询的组合方式有：

must：必须匹配每个子查询，类似“与”
should：选择性匹配子查询，类似“或”
must_not：必须不匹配，不参与算分，类似“非”
filter：必须匹配，不参与算分

每一个不同的字段，其查询的条件、方式都不一样，必须是多个不同的查询，而要组合这些查询，就必须用bool查询了。

需要注意的是，搜索时，参与打分的字段越多，查询的性能也越差。因此这种多条件查询时，建议这样做：

搜索框的关键字搜索，是全文检索查询，使用must查询，参与算分
其它过滤条件，采用filter查询。不参与算分

搜索结果处理

搜索的结果可以按照用户指定的方式去处理或展示。

排序

Elasticsearch默认是根据相关度算分（_score）来排序，但是也支持自定义方式对搜索结果排序。可以排序字段类型有：keyword类型、数值类型、地理坐标类型、日期类型等。

普通字段排序

keyword、数值、日期类型排序的语法基本一致。

语法：

GET /indexName/_search
{
  "query": {
    "match_all": {}
  },
  "sort": [
    {
      "FIELD": "desc"  // 排序字段、排序方式ASC、DESC
    }
  ]
}

排序条件是一个数组，也就是可以写多个排序条件。按照声明的顺序，当第一个条件相等时，再按照第二个条件排序，以此类推。

地理坐标排序

这个查询的含义是：

指定一个坐标，作为目标点(中心点)
计算每一个文档中，指定字段（必须是geo_point类型）的坐标到目标点的距离是多少
根据距离排序

语法说明：

GET /indexName/_search
{
  "query": {
    "match_all": {}
  },
  "sort": [
    {
      "_geo_distance" : {
          "FIELD" : "纬度，经度", // 文档中geo_point类型的字段名、目标坐标点
          "order" : "asc", // 排序方式
          "unit" : "km" // 排序的距离单位
      }
    }
  ]
}

获取你的位置的经纬度的方式：https://lbs.amap.com/demo/jsapi-v2/example/map/click-to-get-lnglat/

分页

Elasticsearch 默认情况下只返回top10的数据。而如果要查询更多数据就需要修改分页参数了。elasticsearch中通过修改from、size参数来控制要返回的分页结果：

from：从第几个文档开始
size：总共查询几个文档

基础分页

语法格式

GET /hotel/_search
{
  "query": {
    "match_all": {}
  },
  "from": 0, // 分页开始的位置，默认为0
  "size": 10, // 期望获取的文档总数
  "sort": [
    {"price": "asc"}
  ]
}

深度分页问题

要查询9900~10000的数据，查询逻辑应该这么写

GET /hotel/_search
{
  "query": {
    "match_all": {}
  },
  "from": 9900, // 分页开始的位置，默认为0
  "size": 10, // 期望获取的文档总数
  "sort": [
    {"price": "asc"}
  ]
}

这里是查询9900开始的数据，也就是第9900~第10000条数据。

不过，Elasticsearch内部分页时，必须先查询 0~10000条，然后截取其中的9900 ~ 10000的这10条

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

查询TOP10000，如果ES是单点模式，这并无太大影响。

但是Elasticsearch将来一定是集群，例如我集群有10个节点，我要查询TOP10000的数据，并不是每个节点查询1000条就可以了。

因为节点A的TO1P000，在另一个节点可能排到100000名以外了。

因此要想获取整个集群的TOP10000，必须先查询出每个节点的TOP10000，汇总结果后，重新排名，重新截取TOP10000。

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

当查询分页深度较大时，汇总数据过多，对内存和CPU会产生非常大的压力，因此elasticsearch会禁止from+ size 超过10000的请求。

针对深度分页，ES提供了两种解决方案，

官方文档：https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/reference/current/paginate-search-results.html

search after：分页时需要排序，原理是从上一次的排序值开始，查询下一页数据。官方推荐使用的方式。
scroll：原理将排序后的文档id形成快照，保存在内存(官方已经不推荐使用)。

三种分页查询的实现方案及其优缺点

from + size：

优点：支持随机翻页
缺点：深度分页问题，默认查询上限（from + size）是10000
场景：百度、京东、谷歌、淘宝这样的随机翻页搜索

after search：

优点：没有查询上限（单次查询的size不超过10000）
缺点：只能向后逐页查询，不支持随机翻页
场景：没有随机翻页需求的搜索，例如手机向下滚动翻页

scroll：

优点：没有查询上限（单次查询的size不超过10000）
缺点：会有额外内存消耗，并且搜索结果是非实时的
场景：海量数据的获取和迁移。从ES7.1开始不推荐，建议用 after search方案。

高亮

原理

日常生活中，在百度搜索时，关键字会变成红色，比较醒目，这便是高亮显示。

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

高亮显示的实现分为两步：

给文档中的所有关键字都添加一个标签，例如<em>标签
页面给<em>标签编写CSS样式

实现

高亮的语法：

GET /hotel/_search
{
  "query": {
    "match": {
      "FIELD": "TEXT" // 查询条件，高亮一定要使用全文检索查询
    }
  },
  "highlight": {
    "fields": { // 指定要高亮的字段
      "FIELD": {
        "pre_tags": "<em>",  // 用来标记高亮字段的前置标签
        "post_tags": "</em>" // 用来标记高亮字段的后置标签
      }
    }
  }
}

注意：

高亮是对关键字高亮，因此搜索条件必须带有关键字，而不能是范围这样的查询。
默认情况下，高亮的字段，必须与搜索指定的字段一致，否则无法高亮
如果要对非搜索字段高亮，则需要添加一个属性：required_field_match=false

RestClient查询文档

文档的查询同样适用昨天学习的 RestHighLevelClient对象，基本步骤包括：

1）准备Request对象
2）准备请求参数
3）发起请求
4）解析响应

查询请求

代码演示：

@Test
void testMatchAll() throws IOException {
    // 1.准备Request
    SearchRequest request = new SearchRequest("hotel");
    // 2.组织DSL参数 
    request.source()
	.query(QueryBuilders.matchAllQuery());
    // 3.发送请求，得到响应结果
    SearchResponse response = client.search(request, RequestOptions.DEFAULT);
    // ...解析响应结果
}

// 对比DSL的查询请求
//GET /indexName/_search
//{
//  "query": {
//    "match_all": {}
//  }
//}

第一步，创建SearchRequest对象，指定索引库名。
第二步，利用request.source()构建DSL，DSL中可以包含查询、分页、排序、高亮等。
- query()：代表查询条件，利用QueryBuilders.matchAllQuery()构建一个match_all查询的DSL。
第三步，利用client.search()发送请求，得到响应。

这里关键的API有两个，一个是request.source()，其中包含了查询、排序、分页、高亮等所有功能：

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

另一个是QueryBuilders，其中包含match、term、function_score、bool等各种查询：

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

解析响应

响应结果的解析：

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

elasticsearch返回的结果是一个JSON字符串，结构包含：

hits：命中的结果
- total：总条数，其中的value是具体的总条数值
- max_score：所有结果中得分最高的文档的相关性算分
- hits：搜索结果的文档数组，其中的每个文档都是一个json对象
  - _source：文档中的原始数据，也是json对象

因此，解析响应结果，就是逐层解析JSON字符串，流程如下：

SearchHits：通过response.getHits()获取，就是JSON中的最外层的hits，代表命中的结果。
- SearchHits.getTotalHits().value：获取总条数信息。
- SearchHits.getHits()：获取SearchHit数组，也就是文档数组。
  - SearchHit.getSourceAsString()：获取文档结果中的_source，也就是原始的json文档数据。

完整的查询代码

@Test
void testMatchAll() throws IOException {
    // 1.准备Request
    SearchRequest request = new SearchRequest("hotel");
    // 2.准备DSL
    request.source()
        .query(QueryBuilders.matchAllQuery());
    // 3.发送请求
    SearchResponse response = client.search(request, RequestOptions.DEFAULT);

    // 4.解析响应
    handleResponse(response);
}

private void handleResponse(SearchResponse response) {
    // 4.解析响应
    SearchHits searchHits = response.getHits();
    // 4.1.获取总条数
    long total = searchHits.getTotalHits().value;
    System.out.println("共搜索到" + total + "条数据");
    // 4.2.文档数组
    SearchHit[] hits = searchHits.getHits();
    // 4.3.遍历
    for (SearchHit hit : hits) {
        // 获取文档source
        String json = hit.getSourceAsString();
        // 反序列化
        HotelDoc hotelDoc = JSON.parseObject(json, HotelDoc.class);
        System.out.println("hotelDoc = " + hotelDoc);
    }
}

查询的基本步骤是：

创建SearchRequest对象
准备Request.source()，也就是DSL。

① QueryBuilders来构建查询条件

② 传入Request.source() 的 query() 方法
发送请求，得到结果
解析结果（参考JSON结果，从外到内，逐层解析）

match查询

全文检索的match和multi_match查询与match_all的API基本一致。差别是查询条件，也就是query的部分。

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

因此，Java代码上的差异主要是request.source().query()中的参数了。同样是利用QueryBuilders提供的方法：

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

而结果解析代码则完全一致，可以抽取并共享。

完整代码：

@Test
void testMatch() throws IOException {
    // 1.准备Request
    SearchRequest request = new SearchRequest("hotel");
    // 2.准备DSL
    request.source()
        .query(QueryBuilders.matchQuery("all", "如家"));
    // 3.发送请求
    SearchResponse response = client.search(request, RequestOptions.DEFAULT);
    // 4.解析响应
    handleResponse(response);

}

精确查询

精确查询主要是两者：

term：词条精确匹配
range：范围查询

与之前的查询相比，差异同样在查询条件，其它都一样。

查询条件构造的API如下：

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

布尔查询

布尔查询是用must、must_not、filter等方式组合其它查询，代码示例如下：

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

可以看到，API与其它查询的差别同样是在查询条件的构建，QueryBuilders，结果解析等其他代码完全不变。

完整代码：

@Test
void testBool() throws IOException {
    // 1.准备Request
    SearchRequest request = new SearchRequest("hotel");
    // 2.准备DSL
    // 2.1.准备BooleanQuery
    BoolQueryBuilder boolQuery = QueryBuilders.boolQuery();
    // 2.2.添加term
    boolQuery.must(QueryBuilders.termQuery("city", "杭州"));
    // 2.3.添加range
    boolQuery.filter(QueryBuilders.rangeQuery("price").lte(250));

    request.source().query(boolQuery);
    // 3.发送请求
    SearchResponse response = client.search(request, RequestOptions.DEFAULT);
    // 4.解析响应
    handleResponse(response);

}

排序与分页

搜索结果的排序和分页是与query同级的参数，因此同样是使用request.source()来设置。

对应的API如下：

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

完整代码：

@Test
void testPageAndSort() throws IOException {
    // 页码，每页大小
    int page = 1, size = 5;

    // 1.准备Request
    SearchRequest request = new SearchRequest("hotel");
    // 2.准备DSL
    // 2.1.query
    request.source().query(QueryBuilders.matchAllQuery());
    // 2.2.排序 sort
    request.source().sort("price", SortOrder.ASC);
    // 2.3.分页 from、size
    request.source().from((page - 1) * size).size(5);
    // 3.发送请求
    SearchResponse response = client.search(request, RequestOptions.DEFAULT);
    // 4.解析响应
    handleResponse(response);

}

3.6.高亮

高亮的代码与之前代码有两点差异较大：

查询的DSL：其中除了查询条件，还需要添加高亮条件，同样是与query同级。
结果解析：结果除了要解析_source文档数据，还要解析高亮结果

3.6.1.高亮请求构建

高亮请求的构建API如下：

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

高亮查询必须使用全文检索查询，并且要有搜索关键字，将来才可以对关键字高亮。

完整代码：

@Test
void testHighlight() throws IOException {
    // 1.准备Request
    SearchRequest request = new SearchRequest("hotel");
    // 2.准备DSL
    // 2.1.query
    request.source().query(QueryBuilders.matchQuery("all", "如家"));
    // 2.2.高亮
    request.source().highlighter(new HighlightBuilder().field("name").requireFieldMatch(false));
    // 3.发送请求
    SearchResponse response = client.search(request, RequestOptions.DEFAULT);
    // 4.解析响应
    handleResponse(response);

}

3.6.2.高亮结果解析

高亮的结果与查询的文档结果默认是分离的，并不在一起。

因此解析高亮的代码需要额外处理：

第一步：从结果中获取source。hit.getSourceAsString()，这部分是非高亮结果，json字符串。还需要反序列为HotelDoc对象
第二步：获取高亮结果。hit.getHighlightFields()，返回值是一个Map，key是高亮字段名称，值是HighlightField对象，代表高亮值
第三步：从map中根据高亮字段名称，获取高亮字段值对象HighlightField
第四步：从HighlightField中获取Fragments，并且转为字符串。这部分就是真正的高亮字符串了
第五步：用高亮的结果替换HotelDoc中的非高亮结果

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

完整代码：

private void handleResponse(SearchResponse response) {
    // 4.解析响应
    SearchHits searchHits = response.getHits();
    // 4.1.获取总条数
    long total = searchHits.getTotalHits().value;
    System.out.println("共搜索到" + total + "条数据");
    // 4.2.文档数组
    SearchHit[] hits = searchHits.getHits();
    // 4.3.遍历
    for (SearchHit hit : hits) {
        // 获取文档source
        String json = hit.getSourceAsString();
        // 反序列化
        HotelDoc hotelDoc = JSON.parseObject(json, HotelDoc.class);
        // 获取高亮结果
        Map<String, HighlightField> highlightFields = hit.getHighlightFields();
        if (!CollectionUtils.isEmpty(highlightFields)) {
            // 根据字段名获取高亮结果
            HighlightField highlightField = highlightFields.get("name");
            if (highlightField != null) {
                // 获取高亮值
                String name = highlightField.getFragments()[0].string();
                // 覆盖非高亮结果
                hotelDoc.setName(name);
            }
        }
        System.out.println("hotelDoc = " + hotelDoc);
    }
}

数据聚合

聚合可以极其方便的实现对数据的统计、分析、运算。

官方文档：https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/reference/current/search-aggregations.html

实现这些统计功能的比数据库的sql要方便的多，而且查询速度非常快，可以实现近实时搜索效果。

聚合的种类

**注意：**参加聚合的字段必须是keyword、日期、数值、布尔类型

聚合常见的有三类：

**桶（Bucket）**聚合：用来对文档做分组
- TermAggregation：按照文档字段值分组，例如按照品牌值分组、按照国家分组
- Date Histogram：按照日期阶梯分组，例如一周为一组，或者一月为一组
**度量（Metric）**聚合：用以计算一些值，比如：最大值、最小值、平均值等
- Avg：求平均值
- Max：求最大值
- Min：求最小值
- Stats：同时求max、min、avg、sum等
**管道（pipeline）**聚合：其它聚合的结果为基础做聚合

DSL实现聚合

日常中要统计所有数据中的分类有几种，其实就是要按照分类对数据分组，也就是Bucket聚合。

Bucket聚合语法

语法格式

GET /hotel/_search
{
  "size": 0,  // 设置size为0，结果中不包含文档，只包含聚合结果
  "aggs": { // 定义聚合
    "brandAgg": { //给聚合起个名字
      "terms": { // 聚合的类型，按照品牌值聚合，所以选择term
        "field": "brand", // 参与聚合的字段
        "size": 20 // 希望获取的聚合结果数量
      }
    }
  }
}

聚合结果排序

默认情况下，Bucket聚合会 Bucket 内的文档数量，记为_count，并且按照_count降序排序。

可以指定order属性，自定义聚合的排序方式。

GET /hotel/_search
{
  "size": 0, 
  "aggs": {
    "brandAgg": {
      "terms": {
        "field": "brand",
        "order": {
          "_count": "asc" // 按照_count升序排列
        },
        "size": 20
      }
    }
  }
}

限定聚合范围

默认情况下，Bucket聚合是对索引库的所有文档做聚合，但真实场景下，用户会输入搜索条件，因此聚合必须是对搜索结果聚合。那么聚合必须添加限定条件。

可以限定要聚合的文档范围，只要添加query条件即可

GET /hotel/_search
{
  "query": {
    "range": {
      "price": {
        "lte": 200 // 只对200元以下的文档聚合
      }
    }
  }, 
  "size": 0, 
  "aggs": {
    "brandAgg": {
      "terms": {
        "field": "brand",
        "size": 20
      }
    }
  }
}

Metric聚合语法

可以对桶内的数据进行运算，获得每个品牌的用户评分的min、max、avg等值。

这里就要用到Metric聚合，例如stat聚合：就可以获取min、max、avg等结果。

语法格式如下：

GET /hotel/_search
{
  "size": 0, 
  "aggs": {
    "brandAgg": { 
      "terms": {
        "field": "brand",
        "size": 20
      },
      "aggs": { // 是brands聚合的子聚合，也就是分组后对每组分别计算
        "score_stats": { // 聚合名称
          "stats": { // 聚合类型，这里stats可以计算min、max、avg等
            "field": "score" // 聚合字段，这里是score
          }
        }
      }
    }
  }
}

这次的score_stats聚合是在brandAgg的聚合内部嵌套的子聚合。因此需要在每个桶分别计算。

RestAPI实现聚合

API语法

聚合条件与query条件同级别，因此需要使用request.source()来指定聚合条件。

聚合条件的语法格式：

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

聚合的结果也与查询结果不同，API也比较特殊。不过同样是JSON逐层解析：

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

自动补全

在日常的搜索中，当用户在搜索框中输入字符时，就会提示出相关的搜索项。

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

这种根据用户输入的字母，提示完整词条的功能即为自动补全。

因为可能需要根据拼音字母来推断，因此要用到拼音分词功能。

拼音分词器

要实现根据字母做补全，就必须对文档按照拼音分词。在GitHub上恰好有elasticsearch的拼音分词插件。

地址：https://github.com/medcl/elasticsearch-analysis-pinyin

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

安装方式：

下载解压(注意要与elasticsearch的版本保持一致：7.12.1)。
上传至虚拟机中的elasticsearch的plugin目录。
重启elasticsearch

详细安装步骤可以查看IK分词器的安装过程。

测试用法

POST /_analyze
{
  "text": ["今天天气真好"],
  "analyzer": "pinyin"
}

测试结果

{
  "tokens" : [
    {
      "token" : "jin",
      "start_offset" : 0,
      "end_offset" : 0,
      "type" : "word",
      "position" : 0
    },
    {
      "token" : "jttqzh",
      "start_offset" : 0,
      "end_offset" : 0,
      "type" : "word",
      "position" : 0
    },
    {
      "token" : "tian",
      "start_offset" : 0,
      "end_offset" : 0,
      "type" : "word",
      "position" : 1
    },
    {
      "token" : "tian",
      "start_offset" : 0,
      "end_offset" : 0,
      "type" : "word",
      "position" : 2
    },
    {
      "token" : "qi",
      "start_offset" : 0,
      "end_offset" : 0,
      "type" : "word",
      "position" : 3
    },
    {
      "token" : "zhen",
      "start_offset" : 0,
      "end_offset" : 0,
      "type" : "word",
      "position" : 4
    },
    {
      "token" : "hao",
      "start_offset" : 0,
      "end_offset" : 0,
      "type" : "word",
      "position" : 5
    }
  ]
}

自定义分词器

默认的拼音分词器会将每个汉字单独分为拼音，而我们希望的是每个词条形成一组拼音，需要对拼音分词器做个性化定制，形成自定义分词器。

elasticsearch中分词器（analyzer）的组成包含三部分：

character filters：在tokenizer之前对文本进行处理。例如删除字符、替换字符
tokenizer：将文本按照一定的规则切割成词条（term）。例如keyword，就是不分词；还有ik_smart
tokenizer filter：将tokenizer输出的词条做进一步处理。例如大小写转换、同义词处理、拼音处理等

文档分词时会依次由这三部分来处理文档：

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

声明自定义分词器的语法格式：

PUT /test
{
  "settings": {
    "analysis": {
      "analyzer": { // 自定义分词器
        "my_analyzer": {  // 分词器名称
          "tokenizer": "ik_max_word",
          "filter": "py"
        }
      },
      "filter": { // 自定义tokenizer filter
        "py": { // 过滤器名称
          "type": "pinyin", // 过滤器类型，这里是pinyin
		  "keep_full_pinyin": false,
          "keep_joined_full_pinyin": true,
          "keep_original": true,
          "limit_first_letter_length": 16,
          "remove_duplicated_term": true,
          "none_chinese_pinyin_tokenize": false
        }
      }
    }
  },
  "mappings": {
    "properties": {
      "name": {
        "type": "text",
        "analyzer": "my_analyzer",
        "search_analyzer": "ik_smart"
      }
    }
  }
}

自动补全查询

elasticsearch提供了Completion Suggester查询来实现自动补全功能。这个查询会匹配以用户输入内容开头的词条并返回。为了提高补全查询的效率，对于文档中字段的类型有一些约束：

参与补全查询的字段必须是completion类型。
字段的内容一般是用来补全的多个词条形成的数组。

官方文档：https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/reference/7.6/search-suggesters.html

举例

一个这样的索引库：

// 创建索引库
PUT test
{
  "mappings": {
    "properties": {
      "title":{
        "type": "completion"
      }
    }
  }
}

然后插入下面的数据：

// 示例数据
POST test/_doc
{
  "title": ["Sony", "WH-1000XM3"]
}
POST test/_doc
{
  "title": ["SK-II", "PITERA"]
}
POST test/_doc
{
  "title": ["Nintendo", "switch"]
}

查询的DSL语句如下：

// 自动补全查询
GET /test/_search
{
  "suggest": {
    "title_suggest": {
      "text": "s", // 关键字
      "completion": {
        "field": "title", // 补全查询的字段
        "skip_duplicates": true, // 跳过重复的
        "size": 10 // 获取前10条结果
      }
    }
  }
}

自动补全查询的JavaAPI

对照自动补全查询的DSL，对应的推出JavaAPI的使用方法

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

而自动补全的结果也比较特殊，解析的代码格式：

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

数据同步

Elasticsearch中的酒店数据来自于mysql数据库，因此mysql数据发生改变时，elasticsearch也必须跟着改变，这个就是elasticsearch与mysql之间的数据同步。

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

常见的数据同步方案有三种：

同步调用
异步通知
监听binlog

同步调用

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

基本步骤：

demo对外提供接口，用来修改elasticsearch中的数据。
后台管理服务在完成数据库操作后，直接调用demo提供的接口

异步通知

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

基本流程：

admin对mysql数据库数据完成增、删、改后，发送MQ消息。
demo监听MQ，接收到消息后完成elasticsearch数据修改。

监听binlog

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

基本流程：

给mysql开启binlog功能。
mysql完成增、删、改操作都会记录在binlog中。
demo基于canal监听binlog变化，实时更新elasticsearch中的内容。

三种方式的优缺点

方式一：同步调用

优点：实现简单，粗暴
缺点：业务耦合度高

方式二：异步通知

优点：低耦合，实现难度一般
缺点：依赖mq的可靠性

方式三：监听binlog

优点：完全解除服务间耦合
缺点：开启binlog增加数据库负担、实现复杂度高

ES集群

单机的elasticsearch做数据存储，必然面临两个问题：海量数据存储问题、单点故障问题。

海量数据存储问题：将索引库从逻辑上拆分为N个分片（shard），存储到多个节点
单点故障问题：将分片数据在不同节点备份（replica ）

ES集群相关概念:

集群（cluster）：一组拥有共同的 cluster name 的节点。
节点（node) ：集群中的一个 Elasticearch 实例
分片（shard）：索引可以被拆分为不同的部分进行存储，称为分片。在集群环境下，一个索引的不同分片可以拆分到不同的节点中

解决问题：数据量太大，单点存储量有限的问题。

此处把数据分成3片：shard0、shard1、shard2
主分片（Primary shard）：相对于副本分片的定义。
副本分片（Replica shard）每个主分片可以有一个或者多个副本，数据和主分片一样。

数据备份可以保证高可用，但是每个分片备份一份，所需要的节点数量就会翻一倍，成本实在是太高

为了在高可用和成本间寻求平衡，可以这样做：

首先对数据分片，存储到不同节点
然后对每个分片进行备份，放到对方节点，完成互相备份

这样可以大大减少所需要的服务节点数量，如图，以3分片，每个分片备份一份为例：

分布式搜索——Elasticsearch,微服务,分布式,elasticsearch,大数据

现在，每个分片都有1个备份，存储在3个节点：

node0：保存了分片0和1
node1：保存了分片0和2
node2：保存了分片1和2

搭建集群

部署es集群可以直接使用docker-compose来完成，不过要求Linux虚拟机至少有4G的内存空间

首先编写一个docker-compose文件，内容如下：

version: '2.2'
services:
  es01:
    image: docker.elastic.co/elasticsearch/elasticsearch:7.12.1
    container_name: es01
    environment:
      - node.name=es01
      - cluster.name=es-docker-cluster
      - discovery.seed_hosts=es02,es03
      - cluster.initial_master_nodes=es01,es02,es03
      - bootstrap.memory_lock=true
      - "ES_JAVA_OPTS=-Xms512m -Xmx512m"
    ulimits:
      memlock:
        soft: -1
        hard: -1
    volumes:
      - data01:/usr/share/elasticsearch/data
    ports:
      - 9200:9200
    networks:
      - elastic
  es02:
    image: docker.elastic.co/elasticsearch/elasticsearch:7.12.1
    container_name: es02
    environment:
      - node.name=es02
      - cluster.name=es-docker-cluster
      - discovery.seed_hosts=es01,es03
      - cluster.initial_master_nodes=es01,es02,es03
      - bootstrap.memory_lock=true
      - "ES_JAVA_OPTS=-Xms512m -Xmx512m"
    ulimits:
      memlock:
        soft: -1
        hard: -1
    volumes:
      - data02:/usr/share/elasticsearch/data
    networks:
      - elastic
  es03:
    image: docker.elastic.co/elasticsearch/elasticsearch:7.12.1
    container_name: es03
    environment:
      - node.name=es03
      - cluster.name=es-docker-cluster
      - discovery.seed_hosts=es01,es02
      - cluster.initial_master_nodes=es01,es02,es03
      - bootstrap.memory_lock=true
      - "ES_JAVA_OPTS=-Xms512m -Xmx512m"
    ulimits:
      memlock:
        soft: -1
        hard: -1
    volumes:
      - data03:/usr/share/elasticsearch/data
    networks:
      - elastic

volumes:
  data01:
    driver: local
  data02:
    driver: local
  data03:
    driver: local

networks:
  elastic:
    driver: bridge

es运行前需要修改一些Linux系统权限，修改/etc/sysctl.conf文件

vi /etc/sysctl.conf

添加以下内容

vm.max_map_count=262144

执行命令使配置生效

sysctl -p

通过docker-compose启动集群:

docker-compose up -d

创建索引库

在DevTools中输入命令

PUT /item
{
    "settings": {
        "number_of_shards": 3, // 分片数量
        "number_of_replicas": 1 // 副本数量
    },
    "mappings": {
        "properties": {
            // mapping映射定义。。。
        }
    }
}

集群节点角色

elasticsearch中集群节点有着不同的职责划分：

节点类型	配置参数	默认值	节点职责
master eligible	node.master	true	备选主节点：主节点可以管理和记录集群状态，决定分片在哪个节点、处理创建和删除库索引的请求
data	node.data	true	数据节点：存储数据、搜索、聚合、CRUD
ingest	node.ingest	true	数据存储之前的预处理
coordinating	上面三个参数都为false，则coordinating节点	无	协调节点：路由请求到其它节点，合并到其它节点处理的结果，返回给用户