借助 Lucene.Net 构建站内搜索引擎（上）

蔚落 2022-03-28 15:53 242阅读 0赞

**前言：**最近翻开了之前老杨（杨中科）的Lucene.Net站内搜索项目的教学视频，于是作为老杨脑残粉的我又跟着复习了一遍，学习途中做了一些笔记也就成了接下来您看到的这篇博文，仅仅是我的个人笔记，大神请呵呵一笑而过。相信做过站内搜索的.Net程序员应该对Lucene.Net不陌生，没做过的也许会问：就不是个查询嘛！为什么不能使用Like模糊查找呢？原因很简单：模糊查询的契合度太低，匹配关键字之间不能含有其他内容。最重要的是它会造成**数据库全表扫描**，效率低下，即使使用视图，也会造成数据库服务器"亚历山大"！因此，有必要了解一下Lucene.Net这个神器（也许现在早已不是）！

# 一、Lucene.Net简介 #

![381412-20160402235734816-653662215.jpg][]

> Lucene.Net只是一个全文检索开发包，不是一个成型的搜索引擎。
> 
> 它的功能就是负责将**文本数据**按照某种**分词算法**进行**切词**，分词后的结果存储在**索引库**中，从索引库检索数据的速度灰常快。

对以上加粗的词汇稍作下阐述：

**　　文本数据：**Lucene.Net只能对文本信息进行检索，所以非文本信息要么转换成为文本信息,要么你就死了这条心吧！

**　　分词算法：**将一句完整的话分解成若干词汇的算法  常见的一元分词(Lucene.Net内置就是一元分词,效率高,契合度低),二元分词,基于词库的分词算法(契合度高,效率低)...

**　　切词:**将一句完整的话,按分词算法切成若干词语

比如："不是所有痞子都叫一毛" 这句话，如果根据一元分词算法则被切成: 不 是 所 有 痞 子 都 叫 一 毛

如果二元分词算法则切成: 不是 是所 所有 有痞 痞子 子都 都叫 叫一  一毛

如果基于词库的算法有可能:不是 所有 痞子 都叫 一毛 具体看词库

**　　索引库:**简单的理解成一个提供了全文检索功能的数据库，见下图所示：

![381412-20160403002224129-1180876429.png][]

# 二、几种分词的使用 #

毫无疑问，Lucene.Net中最核心的内容就是分词，下面我们来体验一下基本的一元分词、二元分词以及基于词库分词的代表：盘古分词。首先，我们准备一个ASP.Net Web项目（这里使用的是WebForms技术），引入Lucene.Net和PanGu的dll，以及加入CJK分词的两个class（均在附件下载部分可以下载），分词演示Demo的项目结构如下图所示：

![381412-20160403002932676-1386636968.jpg][]

## 2.1 一元分词 ##

核心代码

![ContractedBlock.gif][] ![ExpandedBlockStart.gif][]

protected void btnGetSegmentation_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            string words = txtWords.Text;
            if (string.IsNullOrEmpty(words))
            {
                return;
            }
    
            Analyzer analyzer = new StandardAnalyzer(); // 标准分词 → 一元分词
            TokenStream tokenStream = analyzer.TokenStream("", new StringReader(words));
            Token token = null;
            while ((token = tokenStream.Next()) != null) // 只要还有词，就不返回null
            {
                string word = token.TermText(); // token.TermText() 取得当前分词
                Response.Write(word + "   |  ");
            }
        }

效果演示

![381412-20160403003418629-2136114282.jpg][]

可以看到一元分词将这句话的每个字都作为一个词组。前面提到，Lucene.Net维护着一个索引库，如果每个字都作为一个词组，那么索引库会变得尤为巨大，当然，分词的算法很简单，因此分词效率上会很高。

## 2.2 二元分词 ##

核心代码

![ContractedBlock.gif][] ![ExpandedBlockStart.gif][]

protected void btnGetSegmentation_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            string words = txtWords.Text;
            if (string.IsNullOrEmpty(words))
            {
                return;
            }
    
            Analyzer analyzer = new CJKAnalyzer(); // CJK分词 → 二元分词
            TokenStream tokenStream = analyzer.TokenStream("", new StringReader(words));
            Token token = null;
    
            while ((token = tokenStream.Next()) != null) // 只要还有词，就不返回null
            {
                string word = token.TermText(); // token.TermText() 取得当前分词
                Response.Write(word + "   |  ");
            }
        }

效果演示

![381412-20160403003738551-1971681071.jpg][]

可以看到二元分词通过将两个字作为一个词组，在词组的数量上较一元分词有了一定减少，但是分词的效果仍然不佳，比如：个来 这个分词结果就不符合语义，加入索引库也会是没什么机会会被用到。

## 2.3 盘古分词 ##

使用步骤

（1）从PanGu开发包中取得PanGu.dll 与 PanGu.Lucenet.Analyzer.dll并加入到项目中

![381412-20160403004301129-2058537614.jpg][]

（2）从PanGu开发包中取得Dict文件，并在Bin目录下创建一个Dict文件夹将Dict文件一起copy进去

![381412-20160403004436207-980819394.jpg][]

效果演示

![381412-20160403004716941-480798924.jpg][]

可以看到，使用基于词库的盘古分词进行分词后的效果较前两种好得太多，不过中间的“就跑不脱”这个词组优点不符合语义。刚刚提到盘古分词是基于词库的分词，因此我们可以到词库里边去为跑不脱（四川方言）添加一个词组到词库当中。

分词扩展

词库就是我们刚刚加入到Bin/Dict目录下的Dict文件，借助PanGu开发包中的DictManage.exe打开Dict文件，为跑不脱添加一个词组吧!

（1）找到DictManage词库管理工具

![381412-20160403005109113-2097233196.jpg][]

（2）打开我们的Dict文件并添加一个词组

![381412-20160403005334441-2098782828.jpg][]

（3）在DictManage.exe中查找词组，然后保存，设置新版本号

![381412-20160403005349504-864136677.jpg][]

（4）重新打开页面查看分词结果

![381412-20160403005630769-1690440557.jpg][]

修改词库之后的分词结果是不是更加符合我们得常规思维习惯了呢？

# 三、一个最简单的搜索引擎 #

## 3.1 搭建项目 ##

这个Demo需要模拟的场景是一个BBS论坛，每天BBS论坛都会新增很多新的帖子，每篇帖子都会存入数据库。从前面介绍可知，数据库中的内容也会转换为文本信息存入索引库，用户在前端搜索时会直接从索引库中获取查询结果。整个流程如下图所示：

![381412-20160403150732316-2095510926.png][]

我们仍然在之前分词Demo的基础上实现这个小Demo，整个项目的结构如下图所示：

![381412-20160403151242598-275770280.jpg][]

好了，准备一个Web页面来展示吧：

![ContractedBlock.gif][] ![ExpandedBlockStart.gif][]

<%@ Page Language="C#" AutoEventWireup="true" CodeBehind="SearchEngineV1.aspx.cs" Inherits="Manulife.SearchEngine.LuceneNet.Views.SearchEngineV1" %>
    
    <!DOCTYPE html>
    
    <html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
    <head runat="server">
        <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
        <title>最简单的搜索引擎</title>
    </head>
    <body>
        <form id="mainForm" runat="server">
            <div align="center">
                <asp:Button ID="btnCreateIndex" runat="server" Text="Create Index" OnClick="btnCreateIndex_Click" />
                <asp:Label ID="lblIndexStatus" runat="server" Visible="false" />
                <hr />
                <asp:TextBox ID="txtKeyWords" runat="server" Text="" Width="250"></asp:TextBox>
                <asp:Button ID="btnGetSearchResult" runat="server" Text="Search" OnClick="btnGetSearchResult_Click" />
                <hr />
            </div>
            <div>
                <ul>
                    <asp:Repeater ID="rptSearchResult" runat="server">
                        <ItemTemplate>
                            <li>Id:<%#Eval("Id") %><br />
                                <%#Eval("Msg") %></li>
                        </ItemTemplate>
                    </asp:Repeater>
                </ul>
            </div>
        </form>
    </body>
    </html>

页面的结构如下图所示：

![381412-20160403151527254-628154722.jpg][]

页面很简单，只有两个button，一个textbox，以及一个repeater列表。其中：

（1）Create Index : 点击该按钮会遍历文章/帖子的文本文件夹，对每个帖子进行分词，并将分词后的结果存入索引库；

（2）Search ：点击该按钮会将用户输入的关键词与索引库中的内容进行匹配，并将匹配后的结果显示在repeater列表中；

## 3.2 创建索引 ##

核心代码：

![ContractedBlock.gif][] ![ExpandedBlockStart.gif][]

/// <summary>
        /// 创建索引
        /// </summary>
        protected void btnCreateIndex_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            string indexPath = Context.Server.MapPath("~/Index"); // 索引文档保存位置
            FSDirectory directory = FSDirectory.Open(new DirectoryInfo(indexPath), new NativeFSLockFactory());
            bool isUpdate = IndexReader.IndexExists(directory); //判断索引库是否存在
            if (isUpdate)
            {
                //  如果索引目录被锁定（比如索引过程中程序异常退出），则首先解锁
                //  Lucene.Net在写索引库之前会自动加锁，在close的时候会自动解锁
                //  不能多线程执行，只能处理意外被永远锁定的情况
                if (IndexWriter.IsLocked(directory))
                {
                    IndexWriter.Unlock(directory);  //unlock:强制解锁，待优化
                }
            }
            //  创建向索引库写操作对象  IndexWriter(索引目录,指定使用盘古分词进行切词,最大写入长度限制)
            //  补充:使用IndexWriter打开directory时会自动对索引库文件上锁
            IndexWriter writer = new IndexWriter(directory, new PanGuAnalyzer(), !isUpdate,
                IndexWriter.MaxFieldLength.UNLIMITED);
    
            for (int i = 1000; i < 1100; i++)
            {
                string txt = File.ReadAllText(Context.Server.MapPath("~/Upload/Articles/") + i + ".txt");
                //  一条Document相当于一条记录
                Document document = new Document();
                //  每个Document可以有自己的属性（字段），所有字段名都是自定义的，值都是string类型
                //  Field.Store.YES不仅要对文章进行分词记录，也要保存原文，就不用去数据库里查一次了
                document.Add(new Field("id", i.ToString(), Field.Store.YES, Field.Index.NOT_ANALYZED));
                //  需要进行全文检索的字段加 Field.Index. ANALYZED
                //  Field.Index.ANALYZED:指定文章内容按照分词后结果保存，否则无法实现后续的模糊查询 
                //  WITH_POSITIONS_OFFSETS:指示不仅保存分割后的词，还保存词之间的距离
                document.Add(new Field("msg", txt, Field.Store.YES, Field.Index.ANALYZED,
                    Field.TermVector.WITH_POSITIONS_OFFSETS));
                //  防止重复索引，如果不存在则删除0条
                writer.DeleteDocuments(new Term("id", i.ToString()));// 防止已存在的数据 => delete from t where id=i
                //  把文档写入索引库
                writer.AddDocument(document);
                Console.WriteLine("索引{0}创建完毕", i.ToString());
            }
    
            writer.Close(); // Close后自动对索引库文件解锁
            directory.Close();  //  不要忘了Close，否则索引结果搜不到
    
            lblIndexStatus.Text = "索引文件创建成功！";
            lblIndexStatus.Visible = true;
            btnCreateIndex.Enabled = false;
        }

效果展示：

![381412-20160403152025769-141393118.gif][]

应用场景：

在BBS论坛新发布一个帖子的事件时，添加到数据库之后，再进行创建索引的操作，保存到索引库，这样帖子内容就存了两份，一份在数据库，一份在索引库。

## 3.2 获取结果 ##

核心代码：

![ContractedBlock.gif][] ![ExpandedBlockStart.gif][]

/// <summary>
        /// 获取搜索结果
        /// </summary>
        protected void btnGetSearchResult_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            string keyword = txtKeyWords.Text;
    
            string indexPath = Context.Server.MapPath("~/Index"); // 索引文档保存位置
            FSDirectory directory = FSDirectory.Open(new DirectoryInfo(indexPath), new NoLockFactory());
            IndexReader reader = IndexReader.Open(directory, true);
            IndexSearcher searcher = new IndexSearcher(reader);
            // 查询条件
            PhraseQuery query = new PhraseQuery();
            // 等同于 where contains("msg",kw)
            query.Add(new Term("msg", keyword));
            // 两个词的距离大于100（经验值）就不放入搜索结果，因为距离太远相关度就不高了
            query.SetSlop(100);
            // TopScoreDocCollector:盛放查询结果的容器
            TopScoreDocCollector collector = TopScoreDocCollector.create(1000, true);
            // 使用query这个查询条件进行搜索，搜索结果放入collector
            searcher.Search(query, null, collector);
            // 从查询结果中取出第m条到第n条的数据
            // collector.GetTotalHits()表示总的结果条数
            ScoreDoc[] docs = collector.TopDocs(0, collector.GetTotalHits()).scoreDocs;
            // 遍历查询结果
            IList<SearchResult> resultList = new List<SearchResult>();
            for (int i = 0; i < docs.Length; i++)
            {
                // 拿到文档的id，因为Document可能非常占内存（DataSet和DataReader的区别）
                int docId = docs[i].doc;
                // 所以查询结果中只有id，具体内容需要二次查询
                // 根据id查询内容：放进去的是Document，查出来的还是Document
                Document doc = searcher.Doc(docId);
                SearchResult result = new SearchResult();
                result.Id = Convert.ToInt32(doc.Get("id"));
                result.Msg = HighlightHelper.HighLight(keyword, doc.Get("msg"));
    
                resultList.Add(result);
            }
    
            // 绑定到Repeater
            rptSearchResult.DataSource = resultList;
            rptSearchResult.DataBind();
        }

效果展示：

![381412-20160403152228910-1366297848.gif][]

# 附件下载 #

**Lucene.Net开发包** : [点我下载][Link 1]

**PanGu盘古分词开发包**：[点我下载][Link 2]

**简单搜索引擎Demo**：[点我下载][Link 3]

# 参考资料 #

（1）杨中科，《Lucene.Net站内搜索公开课》

（2）痞子一毛，《[Lucene.Net][]》

（3）MeteorSeed，《[使用Lucene.Net实现全文检索][Lucene.Net 1]》

（4）Lucene.Net官方网站：[http://lucenenet.apache.org/download.html][http_lucenenet.apache.org_download.html]

作者：[周旭龙][Link 4]

出处：[http://edisonchou.cnblogs.com/][http_edisonchou.cnblogs.com]

本文版权归作者和博客园共有，欢迎转载，但未经作者同意必须保留此段声明，且在文章页面明显位置给出原文链接。

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[381412-20160403005349504-864136677.jpg]: /images/20220328/e62d497f04264c6cbf966a6eac956c4c.png
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[381412-20160403151242598-275770280.jpg]: /images/20220328/044a6e132ffc4a21af29a216aa185625.png
[381412-20160403151527254-628154722.jpg]: /images/20220328/da61ac12f8ec4a6f87c5b76d361af991.png
[381412-20160403152025769-141393118.gif]: /images/20220328/f60effc9d4c6485cb8c598e09613a968.png
[381412-20160403152228910-1366297848.gif]: /images/20220328/630dc78d5ce44276af16384484a607de.png
[Link 1]: http://pan.baidu.com/s/1hsDAX1M
[Link 2]: http://pan.baidu.com/s/1i43Pqpn
[Link 3]: http://pan.baidu.com/s/1bo1tFIJ
[Lucene.Net]: http://www.cnblogs.com/piziyimao/archive/2013/01/31/2887072.html
[Lucene.Net 1]: http://www.cnblogs.com/MeteorSeed/archive/2012/12/24/2703716.html
[http_lucenenet.apache.org_download.html]: http://lucenenet.apache.org/download.html
[Link 4]: http://www.cnblogs.com/edisonchou/
[http_edisonchou.cnblogs.com]: http://edisonchou.cnblogs.com/