基于JieBaNet+Lucene.Net实现全文搜索

实现效果：

　　上一篇文章有附全文搜索结果的设计图，下面截一张开发完成上线后的实图：

　　基本风格是模仿的百度搜索结果，绿色的分页略显小清新。

　　目前已采集并创建索引的文章约3W多篇，索引文件不算太大，查询速度非常棒。

　　

刀不磨要生锈，人不学要落后。每天都要学一些新东西。

基本技术介绍：

　　还记得上一次做全文搜索是在2013年，主要核心设计与代码均是当时的架构师写的，自己只能算是全程参与。

　　当时使用的是经典搭配：盘古分词+Lucene.net。

　　前几篇文章有说到，盘古分词已经很多年不更新了，我在SupportYun系统一直引用的JieBaNet来做分词技术。

　　那么是否也有成型的JieBaNet+Lucene.Net的全文搜索方案呢？

　　经过多番寻找，在GitHub上面找到一个简易的例子：https://github.com/anderscui/jiebaForLuceneNet

　　博主下面要讲的实现方案就是从这个demo得到的启发，大家有兴趣可以去看看这个demo。

　　博主使用的具体版本：Lucene.net 3.0.3.0 ，JieBaNet 0.38.3.0(做过简易的调整与扩展，前面文章有讲到)

　　首先我们对Lucene.Net的分词器Tokenizer、分析器Analyzer做一个基于JieBaNet的扩展。

　　1.基于LuceneNet扩展的JieBa分析器JiebaForLuceneAnalyzer　　

 1     /// <summary>
 2     /// 基于LuceneNet扩展的JieBa分析器
 3     /// </summary>
 4     public class JiebaForLuceneAnalyzer : Analyzer
 5     {
 6         protected static readonly ISet<string> DefaultStopWords = StopAnalyzer.ENGLISH_STOP_WORDS_SET;
 7
 8         private static ISet<string> StopWords;
 9
10         static JiebaForLuceneAnalyzer()
11         {
12             StopWords = new HashSet<string>();
13             var stopWordsFile = Path.GetFullPath(JiebaNet.Analyser.ConfigManager.StopWordsFile);
14             if (File.Exists(stopWordsFile))
15             {
16                 var lines = File.ReadAllLines(stopWordsFile);
17                 foreach (var line in lines)
18                 {
19                     StopWords.Add(line.Trim());
20                 }
21             }
22             else
23             {
24                 StopWords = DefaultStopWords;
25             }
26         }
27
28         public override TokenStream TokenStream(string fieldName, TextReader reader)
29         {
30             var seg = new JiebaSegmenter();
31             TokenStream result = new JiebaForLuceneTokenizer(seg, reader);
32             result = new LowerCaseFilter(result);
33             result = new StopFilter(true, result, StopWords);
34             return result;
35         }
36     }

　　2.基于LuceneNet扩展的JieBa分词器：JiebaForLuceneTokenizer

 1     /// <summary>
 2     /// 基于Lucene的JieBa分词扩展
 3     /// </summary>
 4     public class JiebaForLuceneTokenizer:Tokenizer
 5     {
 6         private readonly JiebaSegmenter segmenter;
 7         private readonly ITermAttribute termAtt;
 8         private readonly IOffsetAttribute offsetAtt;
 9         private readonly ITypeAttribute typeAtt;
10
11         private readonly List<Token> tokens;
12         private int position = -1;
13
14         public JiebaForLuceneTokenizer(JiebaSegmenter seg, TextReader input):this(seg, input.ReadToEnd()) { }
15
16         public JiebaForLuceneTokenizer(JiebaSegmenter seg, string input)
17         {
18             segmenter = seg;
19             termAtt = AddAttribute<ITermAttribute>();
20             offsetAtt = AddAttribute<IOffsetAttribute>();
21             typeAtt = AddAttribute<ITypeAttribute>();
22
23             var text = input;
24             tokens = segmenter.Tokenize(text, TokenizerMode.Search).ToList();
25         }
26
27         public override bool IncrementToken()
28         {
29             ClearAttributes();
30             position++;
31             if (position < tokens.Count)
32             {
33                 var token = tokens[position];
34                 termAtt.SetTermBuffer(token.Word);
35                 offsetAtt.SetOffset(token.StartIndex, token.EndIndex);
36                 typeAtt.Type = "Jieba";
37                 return true;
38             }
39
40             End();
41             return false;
42         }
43
44         public IEnumerable<Token> Tokenize(string text, TokenizerMode mode = TokenizerMode.Search)
45         {
46             return segmenter.Tokenize(text, mode);
47         }
48     }

理想如果不向现实做一点点屈服，那么理想也将归于尘土。

实现方案设计：

　　我们做全文搜索的设计时一定会考虑的一个问题就是：我们系统是分很多模块的，不同模块的字段差异很大，怎么才能实现同一个索引，既可以单个模块搜索又可以全站搜索，甚至按一些字段做条件来搜索呢？

　　这些也是SupportYun系统需要考虑的问题，因为目前的数据就天然的拆分成了活动、文章两个类别，字段也大有不同。博主想实现的是一个可以全站搜索（结果包括活动、文章），也可以在文章栏目/活动栏目分别搜索，并且可以按几个指定字段来做搜索条件。

　　要做一个这样的全文搜索功能，我们需要从程序设计上来下功夫。下面就介绍一下博主的设计方案：

　　一、索引创建

　　  

　　  1.我们设计一个IndexManager来处理最基本的索引创建、更新、删除操作。

 

　　  2.创建、更新使用到的标准数据类：IndexContent。

　　  我们设计TableName（对应DB表名）、RowId（对应DB主键）、CollectTime（对应DB数据创建时间）、ModuleType（所属系统模块）、Title（检索标题）、IndexTextContent（检索文本）等六个基础字段，所有模块需要创建索引必须构建该6个字段（大家可据具体情况扩展）。

　　  然后设计10个预留字段Tag1-Tag10，用以兼容各大模块其他不同字段。

　　  预留字段的存储、索引方式可独立配置。

 

　　  其中BaseIndexContent含有六个基础字段。

　　  3.创建一个子模块索引构建器的接口：IIndexBuilder。

　　  各子模块通过继承实现IIndexBuilder，来实现索引的操作。

 

　　  4.下面我们以活动模块为例，来实现索引创建。

　　　　a）首先创建一个基于活动模块的数据类：ActivityIndexContent，可以将我们需要索引或存储的字段都设计在内。

 

　　　　b）我们再创建ActivityIndexBuilder并继承IIndexBuilder，实现其创建、更新、删除方法。

 

　　　　代码就不解释了，很简单。主要就是调用IndexManager来执行操作。

　　  我们只需要在需要创建活动数据索引的业务点，构建ActivityIndexBuilder对象，并构建ActivityIndexContent集合作为参数，调用BuildIndex方法即可。

　　二、全文搜索

　　  全文搜索我们采用同样的设计方式。

　　  1.设计一个抽象的搜索类：BaseIndexSearch，所有搜索模块（包括全站）均需继承它来实现搜索效果。

  1     public abstract class BaseIndexSearch<TIndexSearchResultItem>
  2         where TIndexSearchResultItem : IndexSearchResultItem
  3     {
  4         /// <summary>
  5         /// 索引存储目录
  6         /// </summary>
  7         private static readonly string IndexStorePath = ConfigurationManager.AppSettings["IndexStorePath"];
  8         private readonly string[] fieldsToSearch;
  9         protected static readonly SimpleHTMLFormatter formatter = new SimpleHTMLFormatter("<em>", "</em>");
 10         private static IndexSearcher indexSearcher = null;
 11
 12         /// <summary>
 13         /// 索引内容命中片段大小
 14         /// </summary>
 15         public int FragmentSize { get; set; }
 16
 17         /// <summary>
 18         /// 构造方法
 19         /// </summary>
 20         /// <param name="fieldsToSearch">搜索文本字段</param>
 21         protected BaseIndexSearch(string[] fieldsToSearch)
 22         {
 23             FragmentSize = 100;
 24             this.fieldsToSearch = fieldsToSearch;
 25         }
 26
 27         /// <summary>
 28         /// 创建搜索结果实例
 29         /// </summary>
 30         /// <returns></returns>
 31         protected abstract TIndexSearchResultItem CreateIndexSearchResultItem();
 32
 33         /// <summary>
 34         /// 修改搜索结果（主要修改tag字段对应的属性）
 35         /// </summary>
 36         /// <param name="indexSearchResultItem">搜索结果项实例</param>
 37         /// <param name="content">用户搜索内容</param>
 38         /// <param name="docIndex">索引库位置</param>
 39         /// <param name="doc">当前位置内容</param>
 40         /// <returns>搜索结果</returns>
 41         protected abstract void ModifyIndexSearchResultItem(ref TIndexSearchResultItem indexSearchResultItem, string content, int docIndex, Document doc);
 42
 43         /// <summary>
 44         /// 修改筛选器（各模块）
 45         /// </summary>
 46         /// <param name="filter"></param>
 47         protected abstract void ModifySearchFilter(ref Dictionary<string, string> filter);
 48
 49         /// <summary>
 50         /// 全库搜索
 51         /// </summary>
 52         /// <param name="content">搜索文本内容</param>
 53         /// <param name="filter">查询内容限制条件,默认为null，不限制条件.</param>
 54         /// <param name="fieldSorts">对字段进行排序</param>
 55         /// <param name="pageIndex">查询结果当前页，默认为1</param>
 56         /// <param name="pageSize">查询结果每页结果数，默认为20</param>
 57         public PagedIndexSearchResult<TIndexSearchResultItem> Search(string content
 58             , Dictionary<string, string> filter = null, List<FieldSort> fieldSorts = null
 59             , int pageIndex = 1, int pageSize = 20)
 60         {
 61             try
 62             {
 63                 if (!string.IsNullOrEmpty(content))
 64                 {
 65                     content = ReplaceIndexSensitiveWords(content);
 66                     content = GetKeywordsSplitBySpace(content,
 67                         new JiebaForLuceneTokenizer(new JiebaSegmenter(), content));
 68                 }
 69                 if (string.IsNullOrEmpty(content) || pageIndex < 1)
 70                 {
 71                     throw new Exception("输入参数不符合要求（用户输入为空，页码小于等于1）");
 72                 }
 73
 74                 var stopWatch = new Stopwatch();
 75                 stopWatch.Start();
 76
 77                 Analyzer analyzer = new JiebaForLuceneAnalyzer();
 78                 // 索引条件创建
 79                 var query = MakeSearchQuery(content, analyzer);
 80                 // 筛选条件构建
 81                 filter = filter == null ? new Dictionary<string, string>() : new Dictionary<string, string>(filter);
 82                 ModifySearchFilter(ref filter);
 83                 Filter luceneFilter = MakeSearchFilter(filter);
 84
 85                 #region------------------------------执行查询---------------------------------------
 86
 87                 TopDocs topDocs;
 88                 if (indexSearcher == null)
 89                 {
 90                     var dir = new DirectoryInfo(IndexStorePath);
 91                     FSDirectory entityDirectory = FSDirectory.Open(dir);
 92                     IndexReader reader = IndexReader.Open(entityDirectory, true);
 93                     indexSearcher = new IndexSearcher(reader);
 94                 }
 95                 else
 96                 {
 97                     IndexReader indexReader = indexSearcher.IndexReader;
 98                     if (!indexReader.IsCurrent())
 99                     {
100                         indexSearcher.Dispose();
101                         indexSearcher = new IndexSearcher(indexReader.Reopen());
102                     }
103                 }
104                 // 收集器容量为所有
105                 int totalCollectCount = pageIndex*pageSize;
106                 Sort sort = GetSortByFieldSorts(fieldSorts);
107                 topDocs = indexSearcher.Search(query, luceneFilter, totalCollectCount, sort ?? Sort.RELEVANCE);
108
109                 #endregion
110
111                 #region-----------------------返回结果生成-------------------------------
112
113                 ScoreDoc[] hits = topDocs.ScoreDocs;
114                 var start = (pageIndex - 1)*pageSize + 1;
115                 var end = Math.Min(totalCollectCount, hits.Count());
116
117                 var result = new PagedIndexSearchResult<TIndexSearchResultItem>
118                 {
119                     PageIndex = pageIndex,
120                     PageSize = pageSize,
121                     TotalRecords = topDocs.TotalHits
122                 };
123
124                 for (var i = start; i <= end; i++)
125                 {
126                     var scoreDoc = hits[i - 1];
127                     var doc = indexSearcher.Doc(scoreDoc.Doc);
128
129                     var indexSearchResultItem = CreateIndexSearchResultItem();
130                     indexSearchResultItem.DocIndex = scoreDoc.Doc;
131                     indexSearchResultItem.ModuleType = doc.Get("ModuleType");
132                     indexSearchResultItem.TableName = doc.Get("TableName");
133                     indexSearchResultItem.RowId = Guid.Parse(doc.Get("RowId"));
134                     if (!string.IsNullOrEmpty(doc.Get("CollectTime")))
135                     {
136                         indexSearchResultItem.CollectTime = DateTime.Parse(doc.Get("CollectTime"));
137                     }
138                     var title = GetHighlighter(formatter, FragmentSize).GetBestFragment(content, doc.Get("Title"));
139                     indexSearchResultItem.Title = string.IsNullOrEmpty(title) ? doc.Get("Title") : title;
140                     var text = GetHighlighter(formatter, FragmentSize)
141                         .GetBestFragment(content, doc.Get("IndexTextContent"));
142                     indexSearchResultItem.Content = string.IsNullOrEmpty(text)
143                         ? (doc.Get("IndexTextContent").Length > 100
144                             ? doc.Get("IndexTextContent").Substring(0, 100)
145                             : doc.Get("IndexTextContent"))
146                         : text;
147                     ModifyIndexSearchResultItem(ref indexSearchResultItem, content, scoreDoc.Doc, doc);
148                     result.Add(indexSearchResultItem);
149                 }
150                 stopWatch.Stop();
151                 result.Elapsed = stopWatch.ElapsedMilliseconds*1.0/1000;
152
153                 return result;
154
155                 #endregion
156             }
157             catch (Exception exception)
158             {
159                 LogUtils.ErrorLog(exception);
160                 return null;
161             }
162         }
163
164         private Sort GetSortByFieldSorts(List<FieldSort> fieldSorts)
165         {
166             if (fieldSorts == null)
167             {
168                 return null;
169             }
170             return new Sort(fieldSorts.Select(fieldSort => new SortField(fieldSort.FieldName, SortField.FLOAT, !fieldSort.Ascend)).ToArray());
171         }
172
173         private static Filter MakeSearchFilter(Dictionary<string, string> filter)
174         {
175             Filter luceneFilter = null;
176             if (filter != null && filter.Keys.Any())
177             {
178                 var booleanQuery = new BooleanQuery();
179                 foreach (KeyValuePair<string, string> keyValuePair in filter)
180                 {
181                     var termQuery = new TermQuery(new Term(keyValuePair.Key, keyValuePair.Value));
182                     booleanQuery.Add(termQuery, Occur.MUST);
183                 }
184                 luceneFilter = new QueryWrapperFilter(booleanQuery);
185             }
186             return luceneFilter;
187         }
188
189         private Query MakeSearchQuery(string content, Analyzer analyzer)
190         {
191             var query = new BooleanQuery();
192             // 总查询参数
193             // 属性查询
194             if (!string.IsNullOrEmpty(content))
195             {
196                 QueryParser parser = new MultiFieldQueryParser(Version.LUCENE_30, fieldsToSearch, analyzer);
197                 Query queryObj;
198                 try
199                 {
200                     queryObj = parser.Parse(content);
201                 }
202                 catch (ParseException parseException)
203                 {
204                     throw new Exception("在FileLibraryIndexSearch中构造Query时出错。", parseException);
205                 }
206                 query.Add(queryObj, Occur.MUST);
207             }
208             return query;
209         }
210
211         private string GetKeywordsSplitBySpace(string keywords, JiebaForLuceneTokenizer jiebaForLuceneTokenizer)
212         {
213             var result = new StringBuilder();
214
215             var words = jiebaForLuceneTokenizer.Tokenize(keywords);
216
217             foreach (var word in words)
218             {
219                 if (string.IsNullOrWhiteSpace(word.Word))
220                 {
221                     continue;
222                 }
223
224                 result.AppendFormat("{0} ", word.Word);
225             }
226
227             return result.ToString().Trim();
228         }
229
230         private string ReplaceIndexSensitiveWords(string str)
231         {
232             str = str.Replace("+", "");
233             str = str.Replace("+", "");
234             str = str.Replace("-", "");
235             str = str.Replace("-", "");
236             str = str.Replace("!", "");
237             str = str.Replace("！", "");
238             str = str.Replace("(", "");
239             str = str.Replace(")", "");
240             str = str.Replace("（", "");
241             str = str.Replace("）", "");
242             str = str.Replace(":", "");
243             str = str.Replace("：", "");
244             str = str.Replace("^", "");
245             str = str.Replace("[", "");
246             str = str.Replace("]", "");
247             str = str.Replace("【", "");
248             str = str.Replace("】", "");
249             str = str.Replace("{", "");
250             str = str.Replace("}", "");
251             str = str.Replace("{", "");
252             str = str.Replace("}", "");
253             str = str.Replace("~", "");
254             str = str.Replace("~", "");
255             str = str.Replace("*", "");
256             str = str.Replace("*", "");
257             str = str.Replace("?", "");
258             str = str.Replace("？", "");
259             return str;
260         }
261
262         protected Highlighter GetHighlighter(Formatter formatter, int fragmentSize)
263         {
264             var highlighter = new Highlighter(formatter, new Segment()) { FragmentSize = fragmentSize };
265             return highlighter;
266         }
267     }

　　  几个protected abstract方法，是需要继承的子类来实现的。

　　  其中为了实现搜索结果对命中关键词进行高亮显示，特引用了盘古分词的Highlighter。原则是此处应该是参照盘古分词的源码，自己使用JieBaNet来做实现的，由于工期较紧，直接引用了盘古。

　　  2.我们设计一个IndexSearchResultItem，表示搜索结果的基类。

 

　　  3.我们来看看具体的实现，先来看全站搜索的SearchService

 1     public class IndexSearch : BaseIndexSearch<IndexSearchResultItem>
 2     {
 3         public IndexSearch()
 4             : base(new[] { "IndexTextContent", "Title" })
 5         {
 6         }
 7
 8         protected override IndexSearchResultItem CreateIndexSearchResultItem()
 9         {
10             return new IndexSearchResultItem();
11         }
12
13         protected override void ModifyIndexSearchResultItem(ref IndexSearchResultItem indexSearchResultItem, string content,
14             int docIndex, Document doc)
15         {
16             //不做修改
17         }
18
19         protected override void ModifySearchFilter(ref Dictionary<string, string> filter)
20         {
21             //不做筛选条件修改
22         }
23     }

　　  是不是非常简单。由于我们此处搜索的是全站，结果展示直接用基类，取出基本字段即可。

　　  4.再列举一个活动的搜索实现。

　　　　a）我们首先创建一个活动搜索结果类ActivityIndexSearchResultItem，继承自结果基类IndexSearchResultItem

 

　　　　b）然后创建活动模块的搜索服务：ActivityIndexSearch，同样需要继承BaseIndexSearch，这时候ActivityIndexSearch只需要相对全站搜索修改几个参数即可。

 1     public class ActivityIndexSearch: BaseIndexSearch<ActivityIndexSearchResultItem>
 2     {
 3         public ActivityIndexSearch()
 4             : base(new[] { "IndexTextContent", "Title" })
 5         {
 6         }
 7
 8         protected override ActivityIndexSearchResultItem CreateIndexSearchResultItem()
 9         {
10             return new ActivityIndexSearchResultItem();
11         }
12
13         protected override void ModifyIndexSearchResultItem(ref ActivityIndexSearchResultItem indexSearchResultItem, string content,
14             int docIndex, Document doc)
15         {
16             indexSearchResultItem.ActivityTypes = doc.Get("Tag1");
17             indexSearchResultItem.Url = doc.Get("Tag2");
18             indexSearchResultItem.SourceName = doc.Get("Tag3");
19             indexSearchResultItem.SourceOfficialHotline = doc.Get("Tag4");
20             indexSearchResultItem.SourceUrl = doc.Get("Tag5");
21             indexSearchResultItem.CityId=new Guid(doc.Get("Tag6"));
22             indexSearchResultItem.Address = doc.Get("Tag7");
23             indexSearchResultItem.ActivityDate = doc.Get("Tag8");
24         }
25
26         protected override void ModifySearchFilter(ref Dictionary<string, string> filter)
27         {
28             filter.Add("ModuleType", "活动");
29         }
30     }

　　　　筛选条件加上模块=活动，返回结果数据类指定，活动特有字段返回赋值。

　　  业务调用就非常简单了。

　　  全站全文搜索：我们直接new IndexSearch()，然后调用其Search()方法

　　  活动全文搜索：我们直接new ActivityIndexSearch()，然后调用其Search()方法

　　  Search()方法几个参数：

　　　　///<param name="content">搜索文本内容</param>
　　　　/// <param name="filter">查询内容限制条件,默认为null，不限制条件.</param>
　　　　/// <param name="fieldSorts">对字段进行排序</param>
　　　　/// <param name="pageIndex">查询结果当前页，默认为1</param>
　　　　/// <param name="pageSize">查询结果每页结果数，默认为20</param>

如果我们用软能力而不是用技术能力来区分程序员的好坏 – 是不是有那么点反常和变态。