08-Elasticsearch

黑马商城作为一个电商项目，商品的搜索肯定是访问频率最高的页面之一。目前搜索功能是基于数据库的模糊搜索来实现的，存在很多问题。

首先，查询效率较低。

由于数据库模糊查询不走索引，在数据量较大的时候，查询性能很差。黑马商城的商品表中仅仅有不到9万条数据，基于数据库查询时，搜索接口的表现如图：

改为基于搜索引擎后，查询表现如下：

需要注意的是，数据库模糊查询随着表数据量的增多，查询性能的下降会非常明显，而搜索引擎的性能则不会随着数据增多而下降太多。目前仅10万不到的数据量差距就如此明显，如果数据量达到百万、千万、甚至上亿级别，这个性能差距会非常夸张。

其次，功能单一

数据库的模糊搜索功能单一，匹配条件非常苛刻，必须恰好包含用户搜索的关键字。而在搜索引擎中，用户输入出现个别错字，或者用拼音搜索、同义词搜索都能正确匹配到数据。

综上，在面临海量数据的搜索，或者有一些复杂搜索需求的时候，推荐使用专门的搜索引擎来实现搜索功能。

目前全球的搜索引擎技术排名如下：

排名第一的就是我们今天要学习的elasticsearch.

elasticsearch是一款非常强大的开源搜索引擎，支持的功能非常多，例如：

通过今天的学习大家要达成下列学习目标：

• 理解倒排索引原理

• 会使用IK分词器

• 理解索引库Mapping映射的属性含义

• 能创建索引库及映射

• 能实现文档的CRUD

1.初识elasticsearch

Elasticsearch的官方网站如下：

Elasticsearch：官方分布式搜索和分析引擎 | Elastic

本章我们一起来初步了解一下Elasticsearch的基本原理和一些基础概念。

1.1.认识和安装

Elasticsearch是由elastic公司开发的一套搜索引擎技术，它是elastic技术栈中的一部分。完整的技术栈包括：

• Elasticsearch：用于数据存储、计算和搜索

• Logstash/Beats：用于数据收集

• Kibana：用于数据可视化

整套技术栈被称为ELK，经常用来做日志收集、系统监控和状态分析等等：

整套技术栈的核心就是用来存储 、搜索 、计算的Elasticsearch，因此我们接下来学习的核心也是Elasticsearch。

我们要安装的内容包含2部分：

• elasticsearch：存储、搜索和运算

• kibana：图形化展示

首先Elasticsearch不用多说，是提供核心的数据存储、搜索、分析功能的。

然后是Kibana，Elasticsearch对外提供的是Restful风格的API，任何操作都可以通过发送http请求来完成。不过http请求的方式、路径、还有请求参数的格式都有严格的规范。这些规范我们肯定记不住，因此我们要借助于Kibana这个服务。

Kibana是elastic公司提供的用于操作Elasticsearch的可视化控制台。它的功能非常强大，包括：

• 对Elasticsearch数据的搜索、展示

• 对Elasticsearch数据的统计、聚合，并形成图形化报表、图形

• 对Elasticsearch的集群状态监控

• 它还提供了一个开发控制台（DevTools），在其中对Elasticsearch的Restful的API接口提供了语法提示

1.1.1.安装elasticsearch

通过下面的Docker命令即可安装单机版本的elasticsearch：

docker run -d \
  --name es \
  -e "ES_JAVA_OPTS=-Xms512m -Xmx512m" \
  -e "discovery.type=single-node" \
  -v es-data:/usr/share/elasticsearch/data \
  -v es-plugins:/usr/share/elasticsearch/plugins \
  --privileged \
  --network hm-net \
  -p 9200:9200 \
  -p 9300:9300 \
  elasticsearch:7.12.1

注意，这里我们采用的是elasticsearch的7.12.1版本，由于8以上版本的JavaAPI变化很大，在企业中应用并不广泛，企业中应用较多的还是8以下的版本。

如果拉取镜像困难，可以直接导入课前资料提供的镜像tar包：

安装完成后，访问9200端口，即可看到响应的Elasticsearch服务的基本信息：

1.1.2.安装Kibana

通过下面的Docker命令，即可部署Kibana：

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

如果拉取镜像困难，可以直接导入课前资料提供的镜像tar包：

安装完成后，直接访问5601端口，即可看到控制台页面：

选择Explore on my own之后，进入主页面：

然后选中Dev tools，进入开发工具页面：

1.2.倒排索引

elasticsearch之所以有如此高性能的搜索表现，正是得益于底层的倒排索引技术。那么什么是倒排索引呢？

倒排 索引的概念是基于MySQL这样的正向索引而言的。

1.2.1.正向索引

我们先来回顾一下正向索引。

例如有一张名为tb_goods的表：

id	title	price
1	小米手机	3499
2	华为手机	4999
3	华为小米充电器	49
4	小米手环	49
...	...	...

其中的id字段已经创建了索引，由于索引底层采用了B+树结构，因此我们根据id搜索的速度会非常快。但是其他字段例如title，只在叶子节点上存在。

因此要根据title搜索的时候只能遍历树中的每一个叶子节点，判断title数据是否符合要求。

比如用户的SQL语句为：

select * from tb_goods where title like '%手机%';

那搜索的大概流程如图：

说明：

• 1）检查到搜索条件为like '%手机%'，需要找到title中包含手机的数据

• 2）逐条遍历每行数据（每个叶子节点），比如第1次拿到id为1的数据

• 3）判断数据中的title字段值是否符合条件

• 4）如果符合则放入结果集，不符合则丢弃

• 5）回到步骤1

综上，根据id精确匹配时，可以走索引，查询效率较高 。而当搜索条件为模糊匹配 时，由于索引无法生效，导致从索引查询退化为全表扫描，效率很差。

因此，正向索引适合于根据索引字段的精确搜索，不适合基于部分词条的模糊匹配。

而倒排索引恰好解决的就是根据部分词条模糊匹配的问题。

1.2.2.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和应用，流程如下：

• 将每一个文档的数据利用分词算法根据语义拆分，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，可以给词条创建正向索引

此时形成的这张以词条为索引的表，就是倒排索引表，两者对比如下：

正向索引

id（索引）	title	price
1	小米手机	3499
2	华为手机	4999
3	华为小米充电器	49
4	小米手环	49
...	...	...

倒排索引

词条（索引）	文档id
小米	1，3，4
手机	1，2
华为	2，3
充电器	3
手环	4

倒排索引的搜索流程如下（以搜索"华为手机"为例），如图：

流程描述：

1）用户输入条件"华为手机"进行搜索。

2）对用户输入条件分词 ，得到词条：华为、手机。

3）拿着词条在倒排索引中查找（由于词条有 索引 ，查询效率很高 ），即可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即可（由于id也有索引，查询效率也很高）。

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。

1.2.3.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。

是不是恰好反过来了？

那么两者方式的优缺点是什么呢？

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

1.3.基础概念

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

1.3.1.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：

{
    "id": 1,
    "title": "小米手机",
    "price": 3499
}
{
    "id": 2,
    "title": "华为手机",
    "price": 4999
}
{
    "id": 3,
    "title": "华为小米充电器",
    "price": 49
}
{
    "id": 4,
    "title": "小米手环",
    "price": 299
}

因此，原本数据库中的一行数据就是ES中的一个JSON文档；而数据库中每行数据都包含很多列，这些列就转换为JSON文档中的字段（Field）。

1.3.2.索引和映射

随着业务发展，需要在es中存储的文档也会越来越多，比如有商品的文档、用户的文档、订单文档等等：

所有文档都散乱存放显然非常混乱，也不方便管理。

因此，我们要将类型相同的文档集中在一起管理，称为索引（Index）。例如：

商品索引

{
    "id": 1,
    "title": "小米手机",
    "price": 3499
}

{
    "id": 2,
    "title": "华为手机",
    "price": 4999
}

{
    "id": 3,
    "title": "三星手机",
    "price": 3999
}

用户索引

{
    "id": 101,
    "name": "张三",
    "age": 21
}

{
    "id": 102,
    "name": "李四",
    "age": 24
}

{
    "id": 103,
    "name": "麻子",
    "age": 18
}

订单索引

{
    "id": 10,
    "userId": 101,
    "goodsId": 1,
    "totalFee": 294
}

{
    "id": 11,
    "userId": 102,
    "goodsId": 2,
    "totalFee": 328
}

• 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；

因此，我们可以把索引 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。

1.3.3.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

如图：

那是不是说，我们学习了elasticsearch就不再需要mysql了呢？

并不是如此，两者各自有自己的擅长之处：

• 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

1.4.IK分词器

Elasticsearch的关键就是倒排索引，而倒排索引依赖于对文档内容的分词，而分词则需要高效、精准的分词算法，IK分词器就是这样一个中文分词算法。

1.4.1.安装IK分词器

方案一：在线安装

运行一个命令即可：

docker exec -it es ./bin/elasticsearch-plugin  install https://github.com/medcl/elasticsearch-analysis-ik/releases/download/v7.12.1/elasticsearch-analysis-ik-7.12.1.zip

然后重启es容器：

docker restart es

方案二：离线安装

如果网速较差，也可以选择离线安装。

首先，查看之前安装的Elasticsearch容器的plugins数据卷目录：

docker volume inspect es-plugins

结果如下：

[
    {
        "CreatedAt": "2024-11-06T10:06:34+08:00",
        "Driver": "local",
        "Labels": null,
        "Mountpoint": "/var/lib/docker/volumes/es-plugins/_data",
        "Name": "es-plugins",
        "Options": null,
        "Scope": "local"
    }
]

可以看到elasticsearch的插件挂载到了/var/lib/docker/volumes/es-plugins/_data这个目录。我们需要把IK分词器上传至这个目录。

找到课前资料提供的ik分词器插件，课前资料提供了7.12.1版本的ik分词器压缩文件，你需要对其解压：

然后上传至虚拟机的/var/lib/docker/volumes/es-plugins/_data这个目录：

最后，重启es容器：

docker restart es

1.4.2.使用IK分词器

IK分词器包含两种模式：

• ik_smart：智能语义切分

• ik_max_word：最细粒度切分

我们在Kibana的DevTools上来测试分词器，首先测试Elasticsearch官方提供的标准分词器：

POST /_analyze
{
  "analyzer": "standard",
  "text": "黑马程序员学习java太棒了"
}

结果如下：

{
  "tokens" : [
    {
      "token" : "黑",
      "start_offset" : 0,
      "end_offset" : 1,
      "type" : "<IDEOGRAPHIC>",
      "position" : 0
    },
    {
      "token" : "马",
      "start_offset" : 1,
      "end_offset" : 2,
      "type" : "<IDEOGRAPHIC>",
      "position" : 1
    },
    {
      "token" : "程",
      "start_offset" : 2,
      "end_offset" : 3,
      "type" : "<IDEOGRAPHIC>",
      "position" : 2
    },
    {
      "token" : "序",
      "start_offset" : 3,
      "end_offset" : 4,
      "type" : "<IDEOGRAPHIC>",
      "position" : 3
    },
    {
      "token" : "员",
      "start_offset" : 4,
      "end_offset" : 5,
      "type" : "<IDEOGRAPHIC>",
      "position" : 4
    },
    {
      "token" : "学",
      "start_offset" : 5,
      "end_offset" : 6,
      "type" : "<IDEOGRAPHIC>",
      "position" : 5
    },
    {
      "token" : "习",
      "start_offset" : 6,
      "end_offset" : 7,
      "type" : "<IDEOGRAPHIC>",
      "position" : 6
    },
    {
      "token" : "java",
      "start_offset" : 7,
      "end_offset" : 11,
      "type" : "<ALPHANUM>",
      "position" : 7
    },
    {
      "token" : "太",
      "start_offset" : 11,
      "end_offset" : 12,
      "type" : "<IDEOGRAPHIC>",
      "position" : 8
    },
    {
      "token" : "棒",
      "start_offset" : 12,
      "end_offset" : 13,
      "type" : "<IDEOGRAPHIC>",
      "position" : 9
    },
    {
      "token" : "了",
      "start_offset" : 13,
      "end_offset" : 14,
      "type" : "<IDEOGRAPHIC>",
      "position" : 10
    }
  ]
}

可以看到，标准分词器智能1字1词条，无法正确对中文做分词。

我们再测试IK分词器：

POST /_analyze
{
  "analyzer": "ik_smart",
  "text": "黑马程序员学习java太棒了"
}

执行结果如下：

{
  "tokens" : [
    {
      "token" : "黑马",
      "start_offset" : 0,
      "end_offset" : 2,
      "type" : "CN_WORD",
      "position" : 0
    },
    {
      "token" : "程序员",
      "start_offset" : 2,
      "end_offset" : 5,
      "type" : "CN_WORD",
      "position" : 1
    },
    {
      "token" : "学习",
      "start_offset" : 5,
      "end_offset" : 7,
      "type" : "CN_WORD",
      "position" : 2
    },
    {
      "token" : "java",
      "start_offset" : 7,
      "end_offset" : 11,
      "type" : "ENGLISH",
      "position" : 3
    },
    {
      "token" : "太棒了",
      "start_offset" : 11,
      "end_offset" : 14,
      "type" : "CN_WORD",
      "position" : 4
    }
  ]
}

1.4.3.拓展词典

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。比如："泰裤辣"，"传智播客" 等。

IK分词器无法对这些词汇分词，测试一下：

POST /_analyze
{
  "analyzer": "ik_max_word",
  "text": "传智播客开设大学,真的泰裤辣！"
}

结果：

{
  "tokens" : [
    {
      "token" : "传",
      "start_offset" : 0,
      "end_offset" : 1,
      "type" : "CN_CHAR",
      "position" : 0
    },
    {
      "token" : "智",
      "start_offset" : 1,
      "end_offset" : 2,
      "type" : "CN_CHAR",
      "position" : 1
    },
    {
      "token" : "播",
      "start_offset" : 2,
      "end_offset" : 3,
      "type" : "CN_CHAR",
      "position" : 2
    },
    {
      "token" : "客",
      "start_offset" : 3,
      "end_offset" : 4,
      "type" : "CN_CHAR",
      "position" : 3
    },
    {
      "token" : "开设",
      "start_offset" : 4,
      "end_offset" : 6,
      "type" : "CN_WORD",
      "position" : 4
    },
    {
      "token" : "大学",
      "start_offset" : 6,
      "end_offset" : 8,
      "type" : "CN_WORD",
      "position" : 5
    },
    {
      "token" : "真的",
      "start_offset" : 9,
      "end_offset" : 11,
      "type" : "CN_WORD",
      "position" : 6
    },
    {
      "token" : "泰",
      "start_offset" : 11,
      "end_offset" : 12,
      "type" : "CN_CHAR",
      "position" : 7
    },
    {
      "token" : "裤",
      "start_offset" : 12,
      "end_offset" : 13,
      "type" : "CN_CHAR",
      "position" : 8
    },
    {
      "token" : "辣",
      "start_offset" : 13,
      "end_offset" : 14,
      "type" : "CN_CHAR",
      "position" : 9
    }
  ]
}

可以看到，传智播客和泰裤辣都无法正确分词。

所以要想正确分词，IK分词器的词库也需要不断的更新，IK分词器提供了扩展词汇的功能。

1）打开IK分词器config目录：

注意，如果采用在线安装的通过，默认是没有config目录的，需要把课前资料提供的ik下的config上传至对应目录。

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）在IK分词器的config目录新建一个 ext.dic，可以参考config目录下复制一个配置文件进行修改

传智播客
泰裤辣

4）重启elasticsearch

docker restart es

# 查看 日志
docker logs -f elasticsearch

再次测试，可以发现传智播客和泰裤辣都正确分词了：

{
  "tokens" : [
    {
      "token" : "传智播客",
      "start_offset" : 0,
      "end_offset" : 4,
      "type" : "CN_WORD",
      "position" : 0
    },
    {
      "token" : "开设",
      "start_offset" : 4,
      "end_offset" : 6,
      "type" : "CN_WORD",
      "position" : 1
    },
    {
      "token" : "大学",
      "start_offset" : 6,
      "end_offset" : 8,
      "type" : "CN_WORD",
      "position" : 2
    },
    {
      "token" : "真的",
      "start_offset" : 9,
      "end_offset" : 11,
      "type" : "CN_WORD",
      "position" : 3
    },
    {
      "token" : "泰裤辣",
      "start_offset" : 11,
      "end_offset" : 14,
      "type" : "CN_WORD",
      "position" : 4
    }
  ]
}

1.4.4.总结

分词器的作用是什么？

• 创建倒排索引时，对文档分词

• 用户搜索时，对输入的内容分词

IK分词器有几种模式？

• ik_smart：智能切分，粗粒度

• ik_max_word：最细切分，细粒度

IK分词器如何拓展词条？如何停用词条？

• 利用config目录的IkAnalyzer.cfg.xml文件添加拓展词典和停用词典

• 在词典中添加拓展词条或者停用词条

2.索引库操作

Index就类似数据库表，Mapping映射就类似表的结构。我们要向es中存储数据，必须先创建Index和Mapping

2.1.Mapping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

例如下面的json文档：

{
    "age": 21,
    "weight": 52.1,
    "isMarried": false,
    "info": "黑马程序员Java讲师",
    "email": "zy@itcast.cn",
    "score": [99.1, 99.5, 98.9],
    "name": {
        "firstName": "云",
        "lastName": "赵"
    }
}

对应的每个字段映射（Mapping）：

字段名		字段类型	类型说明	是否 参与搜索	是否 参与分词	分词器
age		integer	整数	*	*	------
weight		float	浮点数	*	*	------
isMarried		boolean	布尔	*	*	------
info		text	字符串，但需要分词	*	*	IK
email		keyword	字符串，但是不分词	*	*	------
score		float	只看数组中元素类型	*	*	------
name	firstName	keyword	字符串，但是不分词	*	*	------
name	lastName	keyword	字符串，但是不分词	*	*	------

2.2.索引库的CRUD

由于Elasticsearch采用的是Restful风格的API，因此其请求方式和路径相对都比较规范，而且请求参数也都采用JSON风格。

我们直接基于Kibana的DevTools来编写请求做测试，由于有语法提示，会非常方便。

2.2.1.创建索引库和映射

基本语法：

• 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
    }
  }
}

示例：

# PUT /heima
{
  "mappings": {
    "properties": {
      "info":{
        "type": "text",
        "analyzer": "ik_smart"
      },
      "email":{
        "type": "keyword",
        "index": "false"
      },
      "name":{
        "properties": {
          "firstName": {
            "type": "keyword"
          }
        }
      }
    }
  }
}

2.2.2.查询索引库

基本语法：

• 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

示例：

GET /heima

2.2.3.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。因此修改索引库能做的就是向索引库中添加新字段，或者更新索引库的基础属性。

语法说明：

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

示例：

PUT /heima/_mapping
{
  "properties": {
    "age":{
      "type": "integer"
    }
  }
}

2.2.4.删除索引库

语法：

• 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

示例：

DELETE /heima

2.2.5.总结

索引库操作有哪些？

• 创建索引库：PUT /索引库名

• 查询索引库：GET /索引库名

• 删除索引库：DELETE /索引库名

• 修改索引库，添加字段：PUT /索引库名/_mapping

可以看到，对索引库的操作基本遵循的Restful的风格，因此API接口非常统一，方便记忆。

3.文档操作

有了索引库，接下来就可以向索引库中添加数据了。

Elasticsearch中的数据其实就是JSON风格的文档。操作文档自然保护增、删、改、查等几种常见操作，我们分别来学习。

3.1.新增文档

语法：

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"
    },
}

示例：

POST /heima/_doc/1
{
    "info": "黑马程序员Java讲师",
    "email": "zy@itcast.cn",
    "name": {
        "firstName": "云",
        "lastName": "赵"
    }
}

响应：

3.2.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：

GET /{索引库名称}/_doc/{id}

示例：

GET /heima/_doc/1

查看结果：

3.3.删除文档

删除使用DELETE请求，同样，需要根据id进行删除：

语法：

DELETE /{索引库名}/_doc/id值

示例：

DELETE /heima/_doc/1

结果：

3.4.修改文档

修改有两种方式：

• 全量修改：直接覆盖原来的文档

• 局部修改：修改文档中的部分字段

3.4.1.全量修改

全量修改是覆盖原来的文档，其本质是两步操作：

• 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：

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

示例：

PUT /heima/_doc/1
{
    "info": "黑马程序员高级Java讲师",
    "email": "zy@itcast.cn",
    "name": {
        "firstName": "云",
        "lastName": "赵"
    }
}

由于id为1的文档已经被删除，所以第一次执行时，得到的反馈是created：

所以如果执行第2次时，得到的反馈则是updated：

3.4.2.局部修改

局部修改是只修改指定id匹配的文档中的部分字段。

语法：

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

示例：

POST /heima/_update/1
{
  "doc": {
    "email": "ZhaoYun@itcast.cn"
  }
}

执行结果：

3.5.批处理

批处理采用POST请求，基本语法如下：

POST _bulk
{ "index" : { "_index" : "test", "_id" : "1" } }
{ "field1" : "value1" }
{ "delete" : { "_index" : "test", "_id" : "2" } }
{ "create" : { "_index" : "test", "_id" : "3" } }
{ "field1" : "value3" }
{ "update" : {"_id" : "1", "_index" : "test"} }
{ "doc" : {"field2" : "value2"} }

其中：

• index代表新增操作

  • _index：指定索引库名

  • _id指定要操作的文档id

  • { "field1" : "value1" }：则是要新增的文档内容

• delete代表删除操作

  • _index：指定索引库名

  • _id指定要操作的文档id

• update代表更新操作

  • _index：指定索引库名

  • _id指定要操作的文档id

  • { "doc" : {"field2" : "value2"} }：要更新的文档字段

示例，批量新增：

POST /_bulk
{"index": {"_index":"heima", "_id": "3"}}
{"info": "黑马程序员C++讲师", "email": "ww@itcast.cn", "name":{"firstName": "五", "lastName":"王"}}
{"index": {"_index":"heima", "_id": "4"}}
{"info": "黑马程序员前端讲师", "email": "zhangsan@itcast.cn", "name":{"firstName": "三", "lastName":"张"}}

批量删除：

POST /_bulk
{"delete":{"_index":"heima", "_id": "3"}}
{"delete":{"_index":"heima", "_id": "4"}}

3.6.总结

文档操作有哪些？

• 创建文档：POST /{索引库名}/_doc/文档id { json文档 }

• 查询文档：GET /{索引库名}/_doc/文档id

• 删除文档：DELETE /{索引库名}/_doc/文档id

• 修改文档：

  • 全量修改：PUT /{索引库名}/_doc/文档id { json文档 }

  • 局部修改：POST /{索引库名}/_update/文档id { "doc": {字段}}

4.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：

Elasticsearch Clients | Elastic

由于ES目前最新版本是8.8，提供了全新版本的客户端，老版本的客户端已经被标记为过时。而我们采用的是7.12版本，因此只能使用老版本客户端：

然后选择7.12版本，HighLevelRestClient版本：

4.1.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。

分为三步：

1）在item-service模块中引入es的RestHighLevelClient依赖：

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

2）因为SpringBoot默认的ES版本是7.17.10，所以我们需要覆盖默认的ES版本：

  <properties>
      <maven.compiler.source>11</maven.compiler.source>
      <maven.compiler.target>11</maven.compiler.target>
      <elasticsearch.version>7.12.1</elasticsearch.version>
  </properties>

3）初始化RestHighLevelClient：

初始化的代码如下：

RestHighLevelClient client = new RestHighLevelClient(RestClient.builder(
        HttpHost.create("http://192.168.150.101:9200")
));

这里为了单元测试方便，我们创建一个测试类IndexTest，然后将初始化的代码编写在@BeforeEach方法中：

package com.hmall.item.es;

import org.apache.http.HttpHost;
import org.elasticsearch.client.RestClient;
import org.elasticsearch.client.RestHighLevelClient;
import org.junit.jupiter.api.AfterEach;
import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
import org.junit.jupiter.api.Test;

import java.io.IOException;

public class IndexTest {

    private RestHighLevelClient client;

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

    @Test
    void testConnect() {
        System.out.println(client);
    }

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

4.1.创建索引库

由于要实现对商品搜索，所以我们需要将商品添加到Elasticsearch中，不过需要根据搜索业务的需求来设定索引库结构，而不是一股脑的把MySQL数据写入Elasticsearch.

4.1.1.Mapping映射

搜索页面的效果如图所示：

实现搜索功能需要的字段包括三大部分：

• 搜索过滤字段

  • 分类

  • 品牌

  • 价格

• 排序字段

  • 默认：按照更新时间降序排序

  • 销量

  • 价格

• 展示字段

  • 商品id：用于点击后跳转

  • 图片地址

  • 是否是广告推广商品

  • 名称

  • 价格

  • 评价数量

  • 销量

对应的商品表结构如下，索引库无关字段已经划掉：

结合数据库表结构，以上字段对应的mapping映射属性如下：

|---|---|-----------|-------------|-----------------|-----------------|---------|
| 字段名 || 字段类型 | 类型说明 | 是否 参与搜索 | 是否 参与分词 | 分词器 |
| id || long | 长整数 | * | * | ------ |
| name || text | 字符串，参与分词搜索 | * | * | IK |
| price || integer | 以分为单位，所以是整数 | * | * | ------ |
| stock || integer | 字符串，但需要分词 | * | * | ------ |
| image || keyword | 字符串，但是不分词 | * | * | ------ |
| category || keyword | 字符串，但是不分词 | * | * | ------ |
| brand || keyword | 字符串，但是不分词 | * | * | ------ |
| sold || integer | 销量，整数 | * | * | ------ |
| commentCount || integer | 评价，整数 | * | * | ------ |
| isAD || boolean | 布尔类型 | * | * | ------ |
| updateTime || Date | 更新时间 | * | * | ------ |

因此，最终我们的索引库文档结构应该是这样：

PUT /items
{
  "mappings": {
    "properties": {
      "id": {
        "type": "keyword"
      },
      "name":{
        "type": "text",
        "analyzer": "ik_max_word"
      },
      "price":{
        "type": "integer"
      },
      "stock":{
        "type": "integer"
      },
      "image":{
        "type": "keyword",
        "index": false
      },
      "category":{
        "type": "keyword"
      },
      "brand":{
        "type": "keyword"
      },
      "sold":{
        "type": "integer"
      },
      "commentCount":{
        "type": "integer",
        "index": false
      },
      "isAD":{
        "type": "boolean"
      },
      "updateTime":{
        "type": "date"
      }
    }
  }
}

4.1.2.创建索引

创建索引库的API如下：

代码分为三步：

• 1）创建Request对象。

  • 因为是创建索引库的操作，因此Request是CreateIndexRequest。

• 2）添加请求参数

  • 其实就是Json格式的Mapping映射参数。因为json字符串很长，这里是定义了静态字符串常量MAPPING_TEMPLATE，让代码看起来更加优雅。

• 3）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。例如创建索引、删除索引、判断索引是否存在等

在item-service中的IndexTest测试类中，具体代码如下：

@Test
void testCreateIndex() throws IOException {
    // 1.创建Request对象
    CreateIndexRequest request = new CreateIndexRequest("items");
    // 2.准备请求参数
    request.source(MAPPING_TEMPLATE, XContentType.JSON);
    // 3.发送请求
    client.indices().create(request, RequestOptions.DEFAULT);
}

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" +
            "      },\n" +
            "      \"price\":{\n" +
            "        \"type\": \"integer\"\n" +
            "      },\n" +
            "      \"stock\":{\n" +
            "        \"type\": \"integer\"\n" +
            "      },\n" +
            "      \"image\":{\n" +
            "        \"type\": \"keyword\",\n" +
            "        \"index\": false\n" +
            "      },\n" +
            "      \"category\":{\n" +
            "        \"type\": \"keyword\"\n" +
            "      },\n" +
            "      \"brand\":{\n" +
            "        \"type\": \"keyword\"\n" +
            "      },\n" +
            "      \"sold\":{\n" +
            "        \"type\": \"integer\"\n" +
            "      },\n" +
            "      \"commentCount\":{\n" +
            "        \"type\": \"integer\"\n" +
            "      },\n" +
            "      \"isAD\":{\n" +
            "        \"type\": \"boolean\"\n" +
            "      },\n" +
            "      \"updateTime\":{\n" +
            "        \"type\": \"date\"\n" +
            "      }\n" +
            "    }\n" +
            "  }\n" +
            "}";

运行：

4.2.删除索引库

删除索引库的请求非常简单：

DELETE /hotel

与创建索引库相比：

• 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。流程如下：

• 1）创建Request对象。这次是DeleteIndexRequest对象

• 2）准备参数。这里是无参，因此省略

• 3）发送请求。改用delete方法

在item-service中的IndexTest测试类中，编写单元测试，实现删除索引：

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

4.3.判断索引库是否存在

判断索引库是否存在，本质就是查询，对应的请求语句是：

GET /hotel

因此与删除的Java代码流程是类似的，流程如下：

• 1）创建Request对象。这次是GetIndexRequest对象

• 2）准备参数。这里是无参，直接省略

• 3）发送请求。改用exists方法

@Test
void testExistsIndex() throws IOException {
    // 1.创建Request对象
    GetIndexRequest request = new GetIndexRequest("items");
    // 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！");
}

查看：

4.4.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

• 准备请求参数（ Create时需要，其它是无参，可以省略）

• 发送请求。调用RestHighLevelClient#indices().xxx()方法，xxx是create、exists、delete

5.RestClient操作文档

索引库准备好以后，就可以操作文档了。为了与索引库操作分离，我们再次创建一个测试类，做两件事情：

• 初始化RestHighLevelClient

• 我们的商品数据在数据库，需要利用IHotelService去查询，所以注入这个接口

package com.hmall.item.es;

import com.hmall.item.service.IItemService;
import org.apache.http.HttpHost;
import org.elasticsearch.client.RestClient;
import org.elasticsearch.client.RestHighLevelClient;
import org.junit.jupiter.api.AfterEach;
import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

import java.io.IOException;

@SpringBootTest(properties = "spring.profiles.active=local")
public class DocumentTest {

    private RestHighLevelClient client;
    @Autowired
    private IItemService itemService;

    @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();
    }
}

5.1.新增文档

我们需要将数据库中的商品信息导入elasticsearch中，而不是造假数据了。

5.1.1.实体类

索引库结构与数据库结构还存在一些差异，因此我们要定义一个索引库结构对应的实体。

在ietm-service模块的com.hmall.item.domain.dto包中定义一个新的DTO：

package com.hmall.item.domain.po;

import io.swagger.annotations.ApiModel;
import io.swagger.annotations.ApiModelProperty;
import lombok.Data;

import java.time.LocalDateTime;

@Data
@ApiModel(description = "索引库实体")
public class ItemDoc{

    @ApiModelProperty("商品id")
    private String id;

    @ApiModelProperty("商品名称")
    private String name;

    @ApiModelProperty("价格（分）")
    private Integer price;

    @ApiModelProperty("商品图片")
    private String image;

    @ApiModelProperty("类目名称")
    private String category;

    @ApiModelProperty("品牌名称")
    private String brand;

    @ApiModelProperty("销量")
    private Integer sold;

    @ApiModelProperty("评论数")
    private Integer commentCount;

    @ApiModelProperty("是否是推广广告，true/false")
    private Boolean isAD;

    @ApiModelProperty("更新时间")
    private LocalDateTime updateTime;
}

5.1.2.API语法

新增文档的请求语法如下：

POST /{索引库名}/_doc/1
{
    "name": "Jack",
    "age": 21
}

对应的JavaAPI如下：

可以看到与索引库操作的API非常类似，同样是三步走：

• 1）创建Request对象，这里是IndexRequest，因为添加文档就是创建倒排索引的过程

• 2）准备请求参数，本例中就是Json文档

• 3）发送请求

变化的地方在于，这里直接使用client.xxx()的API，不再需要client.indices()了。

5.1.3.完整代码

我们导入商品数据，除了参考API模板"三步走"以外，还需要做几点准备工作：

• 商品数据来自于数据库，我们需要先查询出来，得到Item对象

• Item对象需要转为ItemDoc对象

• ItemDTO需要序列化为json格式

因此，代码整体步骤如下：

• 1）根据id查询商品数据Item

• 2）将Item封装为ItemDoc

• 3）将ItemDoc序列化为JSON

• 4）创建IndexRequest，指定索引库名和id

• 5）准备请求参数，也就是JSON文档

• 6）发送请求

在item-service的DocumentTest测试类中，编写单元测试：

@Test
void testAddDocument() throws IOException {
    // 1.根据id查询商品数据
    Item item = itemService.getById(100002644680L);
    // 2.转换为文档类型
    ItemDoc itemDoc = BeanUtil.copyProperties(item, ItemDoc.class);
    // 3.将ItemDTO转json
    String doc = JSONUtil.toJsonStr(itemDoc);

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

5.2.查询文档

我们以根据id查询文档为例

5.2.1.语法说明

查询的请求语句如下：

GET /{索引库名}/_doc/{id}

与之前的流程类似，代码大概分2步：

• 创建Request对象

• 准备请求参数，这里是无参，直接省略

• 发送请求

不过查询的目的是得到结果，解析为ItemDTO，还要再加一步对结果的解析。示例代码如下：

可以看到，响应结果是一个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。

其它代码与之前类似，流程如下：

• 1）准备Request对象。这次是查询，所以是GetRequest

• 2）发送请求，得到结果。因为是查询，这里调用client.get()方法

• 3）解析结果，就是对JSON做反序列化

5.2.2.完整代码

在item-service的DocumentTest测试类中，编写单元测试：

@Test
void testGetDocumentById() throws IOException {
    // 1.准备Request对象
    GetRequest request = new GetRequest("items").id("100002644680");
    // 2.发送请求
    GetResponse response = client.get(request, RequestOptions.DEFAULT);
    // 3.获取响应结果中的source
    String json = response.getSourceAsString();
    
    ItemDoc itemDoc = JSONUtil.toBean(json, ItemDoc.class);
    System.out.println("itemDoc= " + ItemDoc);
}

5.3.删除文档

删除的请求语句如下：

DELETE /hotel/_doc/{id}

与查询相比，仅仅是请求方式从DELETE变成GET，可以想象Java代码应该依然是2步走：

• 1）准备Request对象，因为是删除，这次是DeleteRequest对象。要指定索引库名和id

• 2）准备参数，无参，直接省略

• 3）发送请求。因为是删除，所以是client.delete()方法

在item-service的DocumentTest测试类中，编写单元测试：

@Test
void testDeleteDocument() throws IOException {
    // 1.准备Request，两个参数，第一个是索引库名，第二个是文档id
    DeleteRequest request = new DeleteRequest("item", "100002644680");
    // 2.发送请求
    client.delete(request, RequestOptions.DEFAULT);
}

5.4.修改文档

修改我们讲过两种方式：

• 全量修改：本质是先根据id删除，再新增

• 局部修改：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

这里不再赘述，我们主要关注局部修改的API即可。

5.4.1.语法说明

局部修改的请求语法如下：

POST /{索引库名}/_update/{id}
{
  "doc": {
    "字段名": "字段值",
    "字段名": "字段值"
  }
}

代码示例如图：

与之前类似，也是三步走：

• 1）准备Request对象。这次是修改，所以是UpdateRequest

• 2）准备参数。也就是JSON文档，里面包含要修改的字段

• 3）更新文档。这里调用client.update()方法

5.4.2.完整代码

在item-service的DocumentTest测试类中，编写单元测试：

@Test
void testUpdateDocument() throws IOException {
    // 1.准备Request
    UpdateRequest request = new UpdateRequest("items", "100002644680");
    // 2.准备请求参数
    request.doc(
            "price", 58800,
            "commentCount", 1
    );
    // 3.发送请求
    client.update(request, RequestOptions.DEFAULT);
}

5.5.批量导入文档

在之前的案例中，我们都是操作单个文档。而数据库中的商品数据实际会达到数十万条，某些项目中可能达到数百万条。

我们如果要将这些数据导入索引库，肯定不能逐条导入，而是采用批处理方案。常见的方案有：

• 利用Logstash批量导入

  • 需要安装Logstash

  • 对数据的再加工能力较弱

  • 无需编码，但要学习编写Logstash导入配置

• 利用JavaAPI批量导入

  • 需要编码，但基于JavaAPI，学习成本低

  • 更加灵活，可以任意对数据做再加工处理后写入索引库

接下来，我们就学习下如何利用JavaAPI实现批量文档导入。

5.5.1.语法说明

批处理与前面讲的文档的CRUD步骤基本一致：

• 创建Request，但这次用的是BulkRequest

• 准备请求参数

• 发送请求，这次要用到client.bulk()方法

BulkRequest本身其实并没有请求参数，其本质就是将多个普通的CRUD请求组合在一起发送。例如：

• 批量新增文档，就是给每个文档创建一个IndexRequest请求，然后封装到BulkRequest中，一起发出。

• 批量删除，就是创建N个DeleteRequest请求，然后封装到BulkRequest，一起发出

因此BulkRequest中提供了add方法，用以添加其它CRUD的请求：

可以看到，能添加的请求有：

• 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。示例：

@Test
void testBulk() throws IOException {
    // 1.创建Request
    BulkRequest request = new BulkRequest();
    // 2.准备请求参数
    request.add(new IndexRequest("items").id("1").source("json doc1", XContentType.JSON));
    request.add(new IndexRequest("items").id("2").source("json doc2", XContentType.JSON));
    // 3.发送请求
    client.bulk(request, RequestOptions.DEFAULT);
}

5.5.2.完整代码

当我们要导入商品数据时，由于商品数量达到数十万，因此不可能一次性全部导入。建议采用循环遍历方式，每次导入1000条左右的数据。

item-service的DocumentTest测试类中，编写单元测试：

@Test
void testLoadItemDocs() throws IOException {
    // 分页查询商品数据
    int pageNo = 1;
    int size = 1000;
    while (true) {
        Page<Item> page = itemService.lambdaQuery().eq(Item::getStatus, 1).page(new Page<Item>(pageNo, size));
        // 非空校验
        List<Item> items = page.getRecords();
        if (CollUtils.isEmpty(items)) {
            return;
        }
        log.info("加载第{}页数据，共{}条", pageNo, items.size());
        // 1.创建Request
        BulkRequest request = new BulkRequest("items");
        // 2.准备参数，添加多个新增的Request
        for (Item item : items) {
            // 2.1.转换为文档类型ItemDTO
            ItemDoc itemDoc = BeanUtil.copyProperties(item, ItemDoc.class);
            // 2.2.创建新增文档的Request对象
            request.add(new IndexRequest()
                            .id(itemDoc.getId())
                            .source(JSONUtil.toJsonStr(itemDoc), XContentType.JSON));
        }
        // 3.发送请求
        client.bulk(request, RequestOptions.DEFAULT);

        // 翻页
        pageNo++;
    }
}

5.6.小结

文档操作的基本步骤：

• 初始化RestHighLevelClient

• 创建XxxRequest。

  • XXX是Index、Get、Update、Delete、Bulk

• 准备参数（Index、Update、Bulk时需要）

• 发送请求。

  • 调用RestHighLevelClient#.xxx()方法，xxx是index、get、update、delete、bulk

• 解析结果（Get时需要）

6.作业

6.1.服务拆分

搜索业务并发压力可能会比较高，目前与商品服务在一起，不方便后期优化。

需求 ：创建一个新的微服务，命名为search-service，将搜索相关功能抽取到这个微服务中

6.2.商品查询接口

在item-service服务中提供一个根据id查询商品的功能，并编写对应的FeignClient

6.3.数据同步

每当商品服务对商品实现增删改时，索引库的数据也需要同步更新。

提示：可以考虑采用MQ异步通知实现。