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【Elasticsearch】高亮搜索：从原理到Web呈现

一、引言

在当今的大数据时代，数据的高效搜索和精准呈现变得至关重要。Elasticsearch作为一款强大的分布式搜索和分析引擎，被广泛应用于各种数据搜索场景。其中，高亮搜索是一个非常实用的功能，它能够在搜索结果中突出显示与查询关键词匹配的部分，大大提高了用户体验。

假设我们正在构建一个文档管理系统，用户输入关键词进行搜索时，我们希望不仅能找到相关文档，还能在文档的片段中清晰地显示出关键词所在的位置。这时候，Elasticsearch的高亮搜索就派上了用场。例如，在一个包含大量技术文章的知识库中，用户搜索“Java并发编程”，高亮搜索可以在搜索到的文章摘要中，将“Java”和“并发编程”这几个字以特殊的样式（如加粗、变色等）显示出来，让用户一眼就能看到匹配的部分。

然而，要实现这样一个功能并非易事，它涉及到多个方面的知识和技术。我们需要了解Elasticsearch的工作原理，特别是其高亮搜索的原理。同时，在Java开发中，我们要选择合适的Elasticsearch客户端，构建正确的查询语句，发送请求到服务器，然后解析响应结果，最终在Web客户端中完美地呈现出来。这一系列的操作就像一个精密的链条，每个环节都紧密相连，任何一个环节出现问题都可能导致最终结果不理想。在接下来的文章中，我们将一步步深入探讨Elasticsearch Java高亮搜索的各个环节，帮助读者全面掌握这一重要技术。

二、Elasticsearch高亮搜索原理

1. 什么是高亮搜索
   • 高亮搜索是一种在搜索结果中突出显示与查询关键词匹配部分的技术。在Elasticsearch中，它通过分析查询语句中的关键词，在搜索到的文档中找到这些关键词的位置，然后以特定的方式（如添加HTML标签）来标记这些位置，以便在显示结果时能够突出显示。
   • 例如，当我们查询“elasticsearch性能优化”时，在搜索到的文档中，“elasticsearch”和“性能优化”这两个短语所在的部分会被特殊标记，这样用户可以很直观地看到搜索关键词在文档中的位置。
2. 实现原理
   • 分析查询：当我们发起一个包含高亮要求的搜索查询时，Elasticsearch首先会解析查询语句。它会确定查询中的关键词、查询类型（如模糊查询、精确查询等）以及其他相关的查询条件。
   • 搜索文档：然后，Elasticsearch会根据查询条件在索引的文档中进行搜索。它会使用倒排索引等技术快速定位可能包含关键词的文档。
   • 确定高亮片段：一旦找到匹配的文档，Elasticsearch会分析文档的内容，确定关键词在文档中的具体位置。它会根据预定义的规则（如前后多少个字符作为高亮片段）来选择要高亮显示的部分。
   • 标记高亮：最后，Elasticsearch会使用特定的标记（如HTML标签）来标记高亮片段。例如，对于HTML呈现，可能会将关键词包裹在<strong>标签中，这样在Web页面中就会以加粗的形式显示。

三、选择Elasticsearch客户端

1. RestHighLevelClient
   • 简介
     • 在Java开发中，RestHighLevelClient是与Elasticsearch交互的常用客户端。它是Elasticsearch官方推荐的高级REST客户端，提供了方便的API来执行各种操作，包括搜索、索引创建、文档更新等。
     • 它构建在较低级别的RestClient之上，隐藏了一些底层的HTTP请求细节，使得开发人员可以更专注于业务逻辑。
   • Maven依赖
     • 在Maven项目中，我们需要添加以下依赖：

<dependency><groupId>org.elasticsearch.client</groupId><artifactId>elasticsearch-rest-high-level-client</artifactId><version>7.17.9</version>
</dependency>
<dependency><groupId>org.elasticsearch</groupId><artifactId>elasticsearch</artifactId><version>7.17.9</version>
</dependency>
<dependency><groupId>org.elasticsearch.client</groupId><artifactId>elasticsearch-rest-client</artifactId><version>7.17.9</version>
</dependency>

• 初始化客户端
  • 以下是初始化RestHighLevelClient的示例代码：

import org.elasticsearch.client.RestHighLevelClient;
import org.elasticsearch.client.RestClient;
import org.elasticsearch.client.RestClientBuilder;public class ElasticsearchClientUtil {private static RestHighLevelClient client;public static RestHighLevelClient getClient() {if (client == null) {RestClientBuilder builder = RestClient.builder(new HttpHost("localhost", 9200, "http"));client = new RestHighLevelClient(builder);}return client;}public static void closeClient() {try {if (client!= null) {client.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

2. 对比其他客户端（可选）
   • 除了RestHighLevelClient，还有TransportClient等客户端。不过，TransportClient在Elasticsearch 7.0之后已被标记为弃用，并且将在未来版本中被移除。RestHighLevelClient具有更好的兼容性、易用性和性能，更适合现代的Elasticsearch开发。

四、添加高亮部分到查询语句

1. 构建基本查询
   • 在使用RestHighLevelClient进行搜索时，我们首先要构建一个基本的查询对象。例如，对于一个简单的关键词查询，我们可以使用MatchQueryBuilder。

import org.elasticsearch.index.query.MatchQueryBuilder;
import org.elasticsearch.index.query.QueryBuilders;MatchQueryBuilder matchQueryBuilder = QueryBuilders.matchQuery("content", "elasticsearch");

• 这里的matchQuery方法接受两个参数，第一个参数是要查询的字段名（这里是content字段），第二个参数是查询的关键词（这里是elasticsearch）。

2. 添加高亮设置
   • 创建HighlightBuilder
     • 要添加高亮部分，我们需要创建一个HighlightBuilder对象。

import org.elasticsearch.search.fetch.subphase.highlight.HighlightBuilder;HighlightBuilder highlightBuilder = new HighlightBuilder();

• 设置高亮字段
  • 我们可以指定要高亮的字段，例如：

highlightBuilder.field("content");

• 设置高亮标签（可选）
  • 如果我们想要自定义高亮的显示标签，比如使用<em>标签代替默认的<strong>标签，我们可以这样设置：

highlightBuilder.preTags("<em>");
highlightBuilder.postTags("</em>");

• 将高亮设置添加到查询
  • 最后，我们将高亮设置添加到查询对象中。

matchQueryBuilder.highlighter(highlightBuilder);

五、发送高亮搜索请求到ES服务器

1. 构建SearchRequest
   • 我们需要构建一个SearchRequest对象来封装我们的搜索请求。

import org.elasticsearch.action.search.SearchRequest;
import org.elasticsearch.index.Index;Index index = new Index("my_index", "_doc");
SearchRequest searchRequest = new SearchRequest(index);
searchRequest.source().query(matchQueryBuilder);

• 这里我们指定了要搜索的索引（my_index），并且将之前构建的包含高亮设置的查询对象（matchQueryBuilder）添加到搜索请求中。

2. 执行搜索请求
   • 使用RestHighLevelClient来执行搜索请求。

import org.elasticsearch.action.search.SearchResponse;
import org.elasticsearch.client.RestHighLevelClient;RestHighLevelClient client = ElasticsearchClientUtil.getClient();
SearchResponse searchResponse = client.search(searchRequest, RequestOptions.DEFAULT);

• 这里我们调用client.search方法，传入SearchRequest对象和默认的请求选项（RequestOptions.DEFAULT），然后得到SearchResponse对象，它包含了搜索结果以及高亮信息等。

六、解析处理高亮搜索的响应结果

1. 获取搜索结果
   • 从SearchResponse中获取搜索到的文档。

import org.elasticsearch.search.SearchHit;SearchHit[] searchHits = searchResponse.getHits().getHits();
for (SearchHit hit : searchHits) {String sourceAsString = hit.getSourceAsString();// 这里可以对原始文档内容进行处理
}

• 这里我们通过searchResponse.getHits().getHits()获取到搜索命中的文档数组，然后可以遍历这些文档。

2. 获取高亮结果
   • 对于每个搜索命中的文档，我们可以获取其高亮部分。

Map<String, HighlightField> highlightFields = hit.getHighlightFields();
if (highlightFields!= null) {HighlightField highlightField = highlightFields.get("content");if (highlightField!= null) {Text[] fragments = highlightField.getFragments();if (fragments!= null) {for (Text fragment : fragments) {String highlightedFragment = fragment.string();// 这里可以将高亮片段替换到原始文档中的相应位置}}}
}

• 首先我们从hit对象中获取HighlightFields的映射，然后找到我们之前设置高亮的字段（这里是content）对应的HighlightField对象。如果存在高亮字段，我们获取其片段（fragments），这些片段就是包含高亮标记的文本部分。

七、在WEB客户端中呈现高亮搜索结果

1. 选择Web框架（以Spring Boot为例）
   • 简介
     • Spring Boot是一个流行的Java Web开发框架，它简化了Web应用的开发过程。我们可以使用Spring Boot来构建一个Web应用，用于展示Elasticsearch的高亮搜索结果。
   • Maven依赖

<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId><version>2.7.5</version>
</dependency>

2. 将解析结果传递给视图
   • 在Spring Boot的Controller中，我们可以将解析后的高亮搜索结果传递给视图。

import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.ui.Model;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;@Controller
public class SearchController {@GetMapping("/search")public String search(Model model) {// 假设这里已经执行了Elasticsearch搜索并解析了结果List<SearchResult> searchResults = new ArrayList<>();model.addAttribute("searchResults", searchResults);return "search-results";}
}

• 这里我们创建了一个SearchController，在search方法中，我们将搜索结果（假设是SearchResult类型的列表）添加到Model对象中，然后返回视图名称（search-results）。

3. 在视图中呈现高亮结果
   • 在视图文件（如Thymeleaf模板）中，我们可以这样呈现高亮结果。

<!DOCTYPE html>
<html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head><title>Search Results</title>
</head>
<body><ul th:each="result : ${searchResults}"><li th:text="${result.highlightedTitle}"></li><p th:text="${result.highlightedContent}"></p></ul>
</body>
</html>

• 这里我们使用Thymeleaf的语法，通过th:each循环遍历搜索结果列表，然后使用th:text将高亮的标题和内容显示出来。

八、参考资料文献

1. Elasticsearch官方文档
2. Spring Boot官方文档
3. 相关技术博客和论坛，如Stack Overflow等