ElasticSearch基础学习（SpringBoot集成ES）

一、概述

什么是ElasticSearch？

ElasticSearch，简称为ES， ES是一个开源的高扩展的分布式全文搜索引擎。

它可以近乎实时的存储、检索数据；本身扩展性很好，可以扩展到上百台服务器，处理PB级别的数据。

ES也使用Java开发并使用Lucene作为其核心来实现所有索引和搜索的功能，但是它的目的是通过简单的RESTful API来隐藏Lucene的复杂性，从而让全文搜索变得简单。

ES核心概念

知道了ES是什么后，接下来还需要知道ES是如何存储数据，数据结构是什么，又是如何实现搜索的呢？

学习这些之前需要先了解一些ElasticSearch的相关概念。

ElasticSearch是面向文档型数据库

相信学习过MySql的同学都知道，MySql是关系型数据库，那么ES与关系型数据库有什么区别呢？

下面做一下简单的对比：

关系型数据库(MySql、Oracle等)	ElasticSearch
数据库(database)	索引(indices)
表(tables)	类型(types)
行(rows)	文档(documents)
列(columns)	字段(fields)

说明：ElasticSearch(集群)中可以包含多个索引(数据库)，每个索引中可以包含多个类型(表)，每个类型下又包含多 个文档(行)，每个文档中又包含多个字段(列)。

物理设计：

ElasticSearch 在后台把每个索引划分成多个分片，每份分片可以在集群中的不同服务器间迁移。

逻辑设计：

一个索引类型中，包含多个文档，比如说文档1，文档2，文档3。

当我们索引一篇文档时，可以通过这样的一个顺序找到它: 索引 ▷ 类型 ▷ 文档ID ，通过这个组合我们就能索引到某个具体的文档。 注意:ID不必是整数，实际上它是个字符串。

索引

索引是映射类型的容器，elasticsearch中的索引是一个非常大的文档集合。索引存储了映射类型的字段和其他设置。 然后它们被存储到了各个分片上了。 我们来研究下分片是如何工作的。

物理设计 ：节点和分片 如何工作

一个集群至少有一个节点，而一个节点就是一个elasricsearch进程，节点可以有多个索引默认的，如果你创建索引，那么索引将会有个5个分片 ( primary shard ,又称主分片 ) 构成的，每一个主分片会有一个副本 ( replica shard ,又称复制分片 )

上图是一个有3个节点的集群，可以看到主分片和对应的复制分片都不会在同一个节点内，这样有利于某个节点挂掉 了，数据也不至于丢失。 实际上，一个分片是一个Lucene索引，一个包含倒排索引的文件目录，倒排索引的结构使得elasticsearch在不扫描全部文档的情况下，就能告诉你哪些文档包含特定的关键字。 其中，倒排索引又是什么呢？

倒排索引

elasticsearch使用的是一种称为倒排索引的结构，采用Lucene倒排索作为底层。这种结构适用于快速的全文搜索， 一个索引由文档中所有不重复的列表构成，对于每一个词，都有一个包含它的文档列表。 例如，现在有两个文档， 每个文档包含如下内容：

Study every day, good good up to forever # 文档1包含的内容
To forever, study every day, good good up # 文档2包含的内容

为了创建倒排索引，我们首先要将每个文档拆分成独立的词(或称为词条或者tokens)，然后创建一个包含所有不重复的词条的排序列表，然后列出每个词条出现在哪个文档 :

term	doc_1	doc_2
Study	√	x
To	x	x
every	√	√
forever	√	√
day	√	√
study	x	√
good	√	√
every	√	√
to	√	x
up	√	√

现在，我们试图搜索 to forever，只需要查看包含每个词条的文档

term	doc_1	doc_2
to	√	×
forever	√	√
total	2	1

两个文档都匹配，但是第一个文档比第二个匹配程度更高。如果没有别的条件，现在，这两个包含关键字的文档都将返回。

再来看一个示例，比如我们通过博客标签来搜索博客文章。那么倒排索引列表就是这样的一个结构 :

如果要搜索含有 python 标签的文章，那相对于查找所有原始数据而言，查找倒排索引后的数据将会快的多。只需要 查看标签这一栏，然后获取相关的文章ID即可。

ElasticSearch的索引和Lucene的索引对比

在elasticsearch中， 索引这个词被频繁使用，这就是术语的使用。 在elasticsearch中，索引被分为多个分片，每份分片是一个Lucene的索引。所以一个elasticsearch索引是由多个Lucene索引组成的。

类型

类型是文档的逻辑容器，就像关系型数据库一样，表格是行的容器。 类型中对于字段的定义称为映射，比如 name 映射为字符串类型。

我们说文档是无模式的，它们不需要拥有映射中所定义的所有字段，比如新增一个字段，那么elasticsearch是怎么做的呢?elasticsearch会自动的将新字段加入映射，但是这个字段的不确定它是什么类型，elasticsearch就开始猜，如果这个值是18，那么elasticsearch会认为它是整形。 但是elasticsearch也可能猜不对， 所以最安全的方式就是提前定义好所需要的映射，这点跟关系型数据库殊途同归了，先定义好字段，然后再使用。

文档

之前说elasticsearch是面向文档的，那么就意味着索引和搜索数据的最小单位是文档。

elasticsearch中，文档有几个重要属性 :

• 自我包含，一篇文档同时包含字段和对应的值，也就是同时包含 key:value！
• 可以是层次型的，一个文档中包含自文档，复杂的逻辑实体就是这么来的！
• 灵活的结构，文档不依赖预先定义的模式，我们知道关系型数据库中，要提前定义字段才能使用，在elasticsearch中，对于字段是非常灵活的，有时候，我们可以忽略该字段，或者动态的添加一个新的字段。

尽管我们可以随意的新增或者忽略某个字段，但是，每个字段的类型非常重要，比如一个年龄字段类型，可以是字符串也可以是整形。因为elasticsearch会保存字段和类型之间的映射及其他的设置。这种映射具体到每个映射的每种类型，这也是为什么在elasticsearch中，类型有时候也称为映射类型。

二、ES基础操作

IK分词器插件

什么是IK分词器？

分词：即把一段中文或者别的划分成一个个的关键字，我们在搜索时候会把自己的信息进行分词，会把数据库中或者索引库中的数据进行分词，然后进行一个匹配操作。

默认的中文分词是将每个字看成一个词，比如 “我爱学习” 会被分为"我","爱","学","习"，这显然是不符合要求的，所以我们需要安装中文分词器ik来解决这个问题。

IK分词器安装步骤

1、下载ik分词器的包，Github地址：https://github.com/medcl/elasticsearch-analysis-ik/ （版本要对应）

2、下载后解压，并将目录拷贝到ElasticSearch根目录下的 plugins 目录中。

3、重新启动 ElasticSearch 服务，在启动过程中，你可以看到正在加载"analysis-ik"插件的提示信息，服务启动后，在命令行运行elasticsearch-plugin list 命令，确认 ik 插件安装成功。

IK提供了两个分词算法：ik_smart 和 ik_max_word，其中 ik_smart为最少切分，ik_max_word为最细粒度划分！

• ik_max_word ： 细粒度分词，会穷尽一个语句中所有分词可能。
• ik_smart ： 粗粒度分词，优先匹配最长词，只有1个词！

如果某些词语，在默认的词库中不存在，比如我们想让“我爱学习”被识别是一个词，这时就需要我们编辑自定义词库。

步骤：

（1）进入elasticsearch/plugins/ik/config目录

（2）新建一个my.dic文件，编辑内容：

我爱学习

（3）修改IKAnalyzer.cfg.xml（在ik/config目录下）

<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">my.dic</entry>
<!-- 用户可以在这里配置自己的扩展停止词字典 -->
<entry key="ext_stopwords"></entry>
</properties>

注意：修改完配置后，需要重新启动elasticsearch。

增删改查基本命令

Rest风格说明

一种软件架构风格，而不是标准，只是提供了一组设计原则和约束条件。它主要用于客户端和服务器交互类的软件。基于这个风格设计的软件可以更简洁，更有层次，更易于实现缓存等机制。

基本Rest命令说明（增、删、改、查命令）：

method	ur地址	描述
PUT	localhost：9200/索引名称/类型名称/文档id	创建文档（指定文档id）
POST	localhost：9200/索引名称/类型名称	创建文档（随机文档id）
POST	localhost：9200/索引名称/类型名称/文档id/_update	修改文档
DELETE	localhost：9200/索名称/类型名称/文档id	删除文档
GET	localhost：9200/索引名称/类型名称/文档id	查询文档通过文档id
POST	localhost：9200/索引名称/类型名称/_search	查询所有数据

三、SpringBoot集成ES

1、新建项目

新建一个springboot（2.2.5版）项目 elasticsearch-demo ，导入web依赖即可。

2、配置依赖

配置elasticsearch的依赖：

<properties>
<java.version>1.8</java.version>
<!-- 这里SpringBoot默认配置的版本不匹配，我们需要自己配置版本！ -->
<elasticsearch.version>7.6.1</elasticsearch.version>
</properties>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-elasticsearch</artifactId>
</dependency>

3、编写配置类

编写elasticsearch的配置类，提供RestHighLevelClient这个bean来进行操作。

package com.hzx.config;

import org.apache.http.HttpHost;
import org.elasticsearch.client.RestClient;
import org.elasticsearch.client.RestHighLevelClient;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class ElasticsearchClientConfig {
  
  @Bean
  public RestHighLevelClient restHighLevelClient() {
    RestHighLevelClient client = new RestHighLevelClient(
      RestClient.builder(new HttpHost("127.0.0.1", 9200, "http")));
    return client;
  }
  
}

4、配置工具类

封装ES常用方法工具类

package com.hzx.utils;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import org.elasticsearch.action.admin.indices.delete.DeleteIndexRequest;
import org.elasticsearch.action.bulk.BulkRequest;
import org.elasticsearch.action.bulk.BulkResponse;
import org.elasticsearch.action.delete.DeleteRequest;
import org.elasticsearch.action.delete.DeleteResponse;
import org.elasticsearch.action.get.GetRequest;
import org.elasticsearch.action.get.GetResponse;
import org.elasticsearch.action.index.IndexRequest;
import org.elasticsearch.action.index.IndexResponse;
import org.elasticsearch.action.search.SearchRequest;
import org.elasticsearch.action.search.SearchResponse;
import org.elasticsearch.action.support.master.AcknowledgedResponse;
import org.elasticsearch.action.update.UpdateRequest;
import org.elasticsearch.action.update.UpdateResponse;
import org.elasticsearch.client.RequestOptions;
import org.elasticsearch.client.RestHighLevelClient;
import org.elasticsearch.client.indices.CreateIndexRequest;
import org.elasticsearch.client.indices.CreateIndexResponse;
import org.elasticsearch.client.indices.GetIndexRequest;
import org.elasticsearch.common.unit.TimeValue;
import org.elasticsearch.common.xcontent.XContentType;
import org.elasticsearch.index.query.QueryBuilders;
import org.elasticsearch.rest.RestStatus;
import org.elasticsearch.search.builder.SearchSourceBuilder;
import org.elasticsearch.search.fetch.subphase.FetchSourceContext;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.io.IOException;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Component
public class EsUtils<T> {
    @Autowired
    @Qualifier("restHighLevelClient")
    private RestHighLevelClient client;

    /**
     * 判断索引是否存在
     *
     * @param index
     * @return
     * @throws IOException
     */
    public boolean existsIndex(String index) throws IOException {
        GetIndexRequest request = new GetIndexRequest(index);
        boolean exists = client.indices().exists(request, RequestOptions.DEFAULT);
        return exists;
    }

    /**
     * 创建索引
     *
     * @param index
     * @throws IOException
     */
    public boolean createIndex(String index) throws IOException {
        CreateIndexRequest request = new CreateIndexRequest(index);
        CreateIndexResponse createIndexResponse = client.indices()
                .create(request, RequestOptions.DEFAULT);
        return createIndexResponse.isAcknowledged();
    }

    /**
     * 删除索引
     *
     * @param index
     * @return
     * @throws IOException
     */
    public boolean deleteIndex(String index) throws IOException {
        DeleteIndexRequest deleteIndexRequest = new DeleteIndexRequest(index);
        AcknowledgedResponse response = client.indices()
                .delete(deleteIndexRequest, RequestOptions.DEFAULT);
        return response.isAcknowledged();
    }

    /**
     * 判断某索引下文档id是否存在
     *
     * @param index
     * @param id
     * @return
     * @throws IOException
     */
    public boolean docExists(String index, String id) throws IOException {
        GetRequest getRequest = new GetRequest(index, id);
        //只判断索引是否存在不需要获取_source
        getRequest.fetchSourceContext(new FetchSourceContext(false));
        getRequest.storedFields("_none_");
        boolean exists = client.exists(getRequest, RequestOptions.DEFAULT);
        return exists;
    }

    /**
     * 添加文档记录
     *
     * @param index
     * @param id
     * @param t 要添加的数据实体类
     * @return
     * @throws IOException
     */
    public boolean addDoc(String index, String id, T t) throws IOException {
        IndexRequest request = new IndexRequest(index);
        request.id(id);
        //timeout
        request.timeout(TimeValue.timeValueSeconds(1));
        request.timeout("1s");
        request.source(JSON.toJSONString(t), XContentType.JSON);
        IndexResponse indexResponse = client.index(request, RequestOptions.DEFAULT);
        RestStatus Status = indexResponse.status();
        return Status == RestStatus.OK || Status == RestStatus.CREATED;
    }

    /**
     * 根据id来获取记录
     *
     * @param index
     * @param id
     * @return
     * @throws IOException
     */
    public GetResponse getDoc(String index, String id) throws IOException {
        GetRequest request = new GetRequest(index, id);
        GetResponse getResponse = client.get(request,RequestOptions.DEFAULT);
        return getResponse;
    }

    /**
     * 批量添加文档记录
     * 没有设置id ES会自动生成一个，如果要设置 IndexRequest的对象.id()即可
     *
     * @param index
     * @param list
     * @return
     * @throws IOException
     */
    public boolean bulkAdd(String index, List<T> list) throws IOException {
        BulkRequest bulkRequest = new BulkRequest();
        //timeout
        bulkRequest.timeout(TimeValue.timeValueMinutes(2));
        bulkRequest.timeout("2m");
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            bulkRequest.add(new IndexRequest(index).source(JSON.toJSONString(list.get(i))));
        }
        BulkResponse bulkResponse = client.bulk(bulkRequest,RequestOptions.DEFAULT);
        return !bulkResponse.hasFailures();
    }

    /**
     * 更新文档记录
     * @param index
     * @param id
     * @param t
     * @return
     * @throws IOException
     */
    public boolean updateDoc(String index, String id, T t) throws IOException {
        UpdateRequest request = new UpdateRequest(index, id);
        request.doc(JSON.toJSONString(t));
        request.timeout(TimeValue.timeValueSeconds(1));
        request.timeout("1s");
        UpdateResponse updateResponse = client.update(request, RequestOptions.DEFAULT);
        return updateResponse.status() == RestStatus.OK;
    }

    /**
     * 删除文档记录
     *
     * @param index
     * @param id
     * @return
     * @throws IOException
     */
    public boolean deleteDoc(String index, String id) throws IOException {
        DeleteRequest request = new DeleteRequest(index, id);
        //timeout
        request.timeout(TimeValue.timeValueSeconds(1));
        request.timeout("1s");
        DeleteResponse deleteResponse = client.delete(request, RequestOptions.DEFAULT);
        return deleteResponse.status() == RestStatus.OK;
    }

    /**
     * 根据某字段来搜索
     *
     * @param index
     * @param field
     * @param key   要收搜的关键字
     * @throws IOException
     */
    public void search(String index, String field, String key, Integer
            from, Integer size) throws IOException {
        SearchRequest searchRequest = new SearchRequest(index);
        SearchSourceBuilder sourceBuilder = new SearchSourceBuilder();
        sourceBuilder.query(QueryBuilders.termQuery(field, key));
        //控制搜素
        sourceBuilder.from(from);
        sourceBuilder.size(size);
        //最大搜索时间。
        sourceBuilder.timeout(new TimeValue(60, TimeUnit.SECONDS));
        searchRequest.source(sourceBuilder);
        SearchResponse searchResponse = client.search(searchRequest, RequestOptions.DEFAULT);
        System.out.println(JSON.toJSONString(searchResponse.getHits()));
    }

}

5、工具类API测试

测试创建索引：

@Test
void testCreateIndex() throws IOException {
  CreateIndexRequest request = new CreateIndexRequest("test_index");
  CreateIndexResponse createIndexResponse=restHighLevelClient.indices()
    .create(request,RequestOptions.DEFAULT);
  System.out.println(createIndexResponse);
}

测试获取索引：

@Test
void testExistsIndex() throws IOException {
  GetIndexRequest request = new GetIndexRequest("test_index");
  boolean exists = restHighLevelClient.indices()
    .exists(request,RequestOptions.DEFAULT);
  System.out.println(exists);
}

测试删除索引：

@Test
void testDeleteIndexRequest() throws IOException {
  DeleteIndexRequest deleteIndexRequest = new
  DeleteIndexRequest("test_index");
  AcknowledgedResponse response = restHighLevelClient.indices()
    .delete(deleteIndexRequest,
  RequestOptions.DEFAULT);
  System.out.println(response.isAcknowledged());
}

测试添加文档记录：

创建一个实体类User

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@Component
public class User {
  private String name;
  private int age;
}

测试添加文档记录

@Test
void testAddDocument() throws IOException {
  // 创建对象
  User user = new User("zhangsan", 3);
  // 创建请求
  IndexRequest request = new IndexRequest("test_index");
  // 规则
  request.id("1");
  request.timeout(TimeValue.timeValueSeconds(1));
  request.timeout("1s");
  request.source(JSON.toJSONString(user), XContentType.JSON);
  // 发送请求
  IndexResponse indexResponse = restHighLevelClient.index(request,
  RequestOptions.DEFAULT);
  System.out.println(indexResponse.toString());
  RestStatus Status = indexResponse.status();
  System.out.println(Status == RestStatus.OK || Status ==
  RestStatus.CREATED);
}

测试：判断某索引下文档id是否存在

@Test
void testIsExists() throws IOException {
  GetRequest getRequest = new GetRequest("test_index","1");
  // 不获取_source上下文 storedFields
  getRequest.fetchSourceContext(new FetchSourceContext(false));
  getRequest.storedFields("_none_");
  // 判断此id是否存在！
  boolean exists = restHighLevelClient.exists(getRequest,
  RequestOptions.DEFAULT);
  System.out.println(exists);
}

测试：根据id获取文档记录

@Test
void testGetDocument() throws IOException {
  GetRequest getRequest = new GetRequest("test_index","3");
  GetResponse getResponse = restHighLevelClient.get(getRequest,RequestOptions.DEFAULT);
  // 打印文档内容
  System.out.println(getResponse.getSourceAsString()); 
  System.out.println(getResponse);
}

测试：更新文档记录

@Test
void testUpdateDocument() throws IOException {
  UpdateRequest request = new UpdateRequest("test_index","1");
  request.timeout(TimeValue.timeValueSeconds(1));
  request.timeout("1s");
  User user = new User("zhangsan", 18);
  request.doc(JSON.toJSONString(user), XContentType.JSON);
  UpdateResponse updateResponse = restHighLevelClient.update(request, RequestOptions.DEFAULT);
  System.out.println(updateResponse.status() == RestStatus.OK);
}

测试：删除文档记录

@Test
void testDelete() throws IOException {
DeleteRequest request = new DeleteRequest("test_index","3");
  //timeout
  request.timeout(TimeValue.timeValueSeconds(1));
  request.timeout("1s");
  DeleteResponse deleteResponse = restHighLevelClient.delete(
  request, RequestOptions.DEFAULT);
  System.out.println(deleteResponse.status() == RestStatus.OK);
}

测试：批量添加文档

@Test
void testBulkRequest() throws IOException {
  
	BulkRequest bulkRequest = new BulkRequest();
  //timeout
  bulkRequest.timeout(TimeValue.timeValueMinutes(2));
  bulkRequest.timeout("2m");
  
  ArrayList<User> userList = new ArrayList<>();
  userList.add(new User("zhangsan1",3));
  userList.add(new User("zhangsan2",3));
  userList.add(new User("zhangsan3",3));
  userList.add(new User("lisi1",3));
  userList.add(new User("lisi2",3));
  userList.add(new User("lisi3",3));
  
  for (int i =0;i<userList.size();i++){
  	bulkRequest.add(new IndexRequest("test_index").id(""+(i+1))
                    .source(JSON.toJSONString(userList.get(i)),XContentType.JSON));
  } 
  // bulk
  BulkResponse bulkResponse = restHighLevelClient.bulk(bulkRequest,RequestOptions.DEFAULT);
  System.out.println(!bulkResponse.hasFailures());
}

查询测试：

/**
* 使用QueryBuilder
* termQuery("key", obj) 完全匹配
* termsQuery("key", obj1, obj2..) 一次匹配多个值
* matchQuery("key", Obj) 单个匹配, field不支持通配符, 前缀具高级特性
* multiMatchQuery("text", "field1", "field2"..); 匹配多个字段, field有通配符忒行
* matchAllQuery(); 匹配所有文件
*/
@Test
void testSearch() throws IOException {
  SearchRequest searchRequest = new SearchRequest("test_index");
  SearchSourceBuilder sourceBuilder = new SearchSourceBuilder();
  // TermQueryBuilder termQueryBuilder = QueryBuilders.termQuery("name","zhangsan1");
  MatchAllQueryBuilder matchAllQueryBuilder = QueryBuilders.matchAllQuery();
  sourceBuilder.query(matchAllQueryBuilder);
  sourceBuilder.timeout(new TimeValue(60, TimeUnit.SECONDS));
  searchRequest.source(sourceBuilder);
  SearchResponse response = restHighLevelClient.search(searchRequest,RequestOptions.DEFAULT);
  System.out.println(JSON.toJSONString(response.getHits()));
  
  System.out.println("================查询高亮显示==================");
  for (SearchHit documentFields : response.getHits().getHits()) {
  	System.out.println(documentFields.getSourceAsMap());
  }
}