【Lucene】分词器详解，常用的分词器，IKANalyzer

1. 分词器详解

1. 分词器详解

1.1 分词器的作用

在创建索引的时候需要用到分词器，在使用字符串搜索的时候也会用到分词器，并且这两个地方要使用同一个分词器，否则可能会搜索不出来结果。
分词器(Analyzer)的作用是把一段文本中的词按规则取出所包含的所有词，对应的是Analyzer类，这是一个抽象类(public abstract class org.apache.lucene.analysis.Analyzer)，切分词的具体规则是由子类实现的，所以对于不同的语言规则，要有不同的分词器。

下面我们看看哪里使用了分词器。

    public void createIndex() throws IOException {
        //1.创建一个Directory对象，指定索引库保存的位置。
        // 把索引库保存在内存中
        //Directory directory = new RAMDirectory();
        // 把索引库保存在磁盘
        Directory directory = FSDirectory.open(new File("E:\\practice\\lucene\\directory").toPath());
        //2.基于Directory对象创建一个IndexWriter对象
        IndexWriter indexWriter = new IndexWriter(directory,new IndexWriterConfig());
        //3.读取磁盘上的文件，对应每个文件创建一个文档对象。
        File dir = new File("C:\\Users\\siyi\\Desktop\\searchsource");
        File[] files = dir.listFiles();
        for(File file : files){
            //取文件名
            String fileName = file.getName();
            //文件的路径
            String filePath = file.getPath();
            //文件的内容
            String fileContent = FileUtils.readFileToString(file,"utf-8");
            //文件的大小
            long fileSize = FileUtils.sizeOf(file);
            //4.向文档对象中添加域
            //创建Field
            //参数1：域的名称 参数2：域的内容 参数3：是否存储
            Field fieldName = new TextField("name", fileName, Field.Store.YES);
            Field fieldPath = new StoredField("path", filePath);
            Field fieldContent = new TextField("content",fileContent,Field.Store.YES);
            Field fieldSizeValue = new LongPoint("size",fileSize);
            Field fieldSizeStore = new StoredField("size",fileSize);
            //创建文档对象
            Document document = new Document();
            document.add(fieldName);
            document.add(fieldPath);
            document.add(fieldContent);
            document.add(fieldSizeValue);
            document.add(fieldSizeStore);
            //5.把文档对象写入索引库
            indexWriter.addDocument(document);
        }
        //6.关闭indexWriter对象
        indexWriter.close();
    }

上述程序是一个很普通的构建索引案例。但是我们在程序中并没又发现有分词器的存在。
那是因为我们在创建IndexWriterConfig对象时，默认会使用标准分词器（StandardAnalyzer）。

1.2 分词器API

1.2.1 示例

如果我们想知道分词器分词后的结果，那么我们可以根据下面的程序得到：

    public void testTokenStream() throws Exception {
        //1.创建一个Analyzer对象，StandardAnalyzer对象
        Analyzer analyzer = new StandardAnalyzer();
        //2.使用分析器对象的tokenStream方法获得一个TokenStream对象
        TokenStream tokenStream = analyzer.tokenStream("", "Lucene 是 apache 软件基金会的一个子项目，由 Doug Cutting 开发，是一个开放源代码的全文检索引擎工具包，但它不是一个完整的全文检索引擎，而是一个全文检索引擎的库，提供了完整的查询引擎和索引引擎，部分文本分析引擎（英文与德文两种西方语言）。Lucene 的目的是为软件开发人员提供一个简单易用的工具包，以方便的在目标系统中实现全文检索的功能，或者是以此为基础建立起完整的全文检索引擎。Lucene 是一套用于全文检索和搜寻的开源程式库，由 Apache 软件基金会支持和提供。");
        //3.向TokenStream对象中设置一个引用，相当于一个指针
        CharTermAttribute charTermAttribute = tokenStream.addAttribute(CharTermAttribute.class);
        //4.调用TokenStream对象的rest方法。如果不调用抛异常
        tokenStream.reset();
        //5.使用while循环遍历TokenStream对象
        while(tokenStream.incrementToken()){
            System.out.println(charTermAttribute.toString());
        }
        //6.关闭TokenStream对象
        tokenStream.close();
    }

运行结果如下：

我们会发现标准分词器对英文的支持是相当好的。但是对中文却并不支持，标准分词器（StandardAnalyzer）会将每个字都分成一个词，但是我们检索的过程中并不会一个字一个字的查。所以我们需要其他的分词器。

但是在使用其他分词器前我们需要先了解分词器相应的API和原理。

1.2.2 Analyzer

分析器，分词器组件的核心API，它的职责：构建真正对文本进行分词处理的TokenStream（分词处理器）。通过调用它的如下两个方法（这两个方法是final方法，不能被覆盖的。），得到输入文本的分词处理器。

  public final TokenStream tokenStream(final String fieldName,
                                       final Reader reader) {
    TokenStreamComponents components = reuseStrategy.getReusableComponents(this, fieldName);
    final Reader r = initReader(fieldName, reader);
    if (components == null) {
      components = createComponents(fieldName);
      reuseStrategy.setReusableComponents(this, fieldName, components);
    }
    components.setReader(r);
    return components.getTokenStream();
  }

  public final TokenStream tokenStream(final String fieldName, final String text) {
    TokenStreamComponents components = reuseStrategy.getReusableComponents(this, fieldName);
    @SuppressWarnings("resource") final ReusableStringReader strReader = 
        (components == null || components.reusableStringReader == null) ?
        new ReusableStringReader() : components.reusableStringReader;
    strReader.setValue(text);
    final Reader r = initReader(fieldName, strReader);
    if (components == null) {
      components = createComponents(fieldName);
      reuseStrategy.setReusableComponents(this, fieldName, components);
    }

    components.setReader(r);
    components.reusableStringReader = strReader;
    return components.getTokenStream();
  }

问题1：从哪里得到了TokenStream？
从components.getTokenStream()得到了TokenStream
问题2：方法传入的字符流Reader 给了谁？
方法传入的字符流Reader 最终给了Tokenizer的inputPending（类型：Reader）：initReader(fieldName, reader)-components.setReader®-source.setReader(reader)-this.inputPending = input;
问题3： components是什么？components的获取逻辑是怎样？
components是分词处理的组件，components的获取逻辑是有就直接拿来用，没有就新建一个，后面都用新建的这一个
问题4：createComponents(fieldName) 方法是个什么方法？
是创建分词处理组件的方法
问题5：Analyzer能直接创建对象吗？
Analyzer是一个抽象类，不能直接创建对象
问题6：为什么它要这样设计？
使用装饰器模式方便扩展
问题7：Analyzer的实现子类有哪些？
问题8：要实现一个自己的Analyzer，必须实现哪个方法？
必须实现protected abstract TokenStreamComponents createComponents(String fieldName);

1.2.3 createComponents(String fieldName)

  protected abstract TokenStreamComponents createComponents(String fieldName);

是Analizer中唯一的抽象方法，扩展点。通过提供该方法的实现来实现自己的Analyzer。

参数说明：fieldName，如果我们需要为不同的字段创建不同的分词处理器组件，则可根据这个参数来判断。否则，就用不到这个参数。

返回值为 TokenStreamComponents 分词处理器组件。

我们需要在createComponents方法中创建我们想要的分词处理器组件。

1.2.4 TokenStreamComponents

分词处理器组件：这个类中封装有供外部使用的TokenStream分词处理器。提供了对source(源)和sink（供外部使用分词处理器）两个属性的访问方法。

问题1：这个类的构造方法有几个？区别是什么？从中能发现什么？
两个构造方法：

    public TokenStreamComponents(final Tokenizer source,
        final TokenStream result) {
      this.source = source;
      this.sink = result;
    }
    
    public TokenStreamComponents(final Tokenizer source) {
      this.source = source;
      this.sink = source;
    }

区别是参数不一样，可以发现source和sink有继承关系

问题2：source 和 sink属性分别是什么类型？这两个类型有什么关系？

Tokenizer source
TokenStream sink
Tokenizer是TokenStream的子类

在这个类中没有创建source、sink对象的代码（而是由构造方法传入）。也就是说我们在Analyzer.createComponents方法中创建它的对象前，需先创建source、sink
问题4：在Analyzer中tokenStream() 方法中把输入流给了谁？得到的TokenStream对象是谁？TokenStream对象sink中是否必须封装有source对象?
输入流给了source.setReader(reader)，得到的TokenStream对象是TokenStream sink

components.getTokenStream()

public TokenStream getTokenStream() {
	return sink;
}

1.2.5 TokenStream

分词处理器，负责对输入文本完成分词、处理。

问题1：TokenStream对象sink中是否必须封装有source对象，TokenStream中有没有对应的给入方法？
没有

问题2：TokenStream是一个抽象类，有哪些方法，它的抽象方法有哪些？它的构造方法有什么特点？
抽象方法：

public abstract boolean incrementToken() throws IOException;

构造方法有两个：

 protected TokenStream(AttributeSource input) {
    super(input);
    assert assertFinal();
  }
 

protected TokenStream(AttributeFactory factory) {
    super(factory);
    assert assertFinal();
  }

概念说明：Token：分项，从字符流中分出一个一个的项

问题3：TokenStream的具体子类分为哪两类？有什么区别？
Tokenizer：分词器，输入是Reader字符流的TokenStream，完成从流中分出分项
TokenFilter：分项过滤器，它的输入是另一个TokenStream，完成对从上一个TokenStream中流出的token的特殊处理。
问题4：TokenStream继承了谁？它是干什么用的？
继承了AttributeSource，TokenStream进行分词处理的
概念说明：Token Attribute：分项属性（分项的信息）：如包含的词、位置等

1.2.6 TokenStream 的两类子类

Tokenizer：分词器，输入是Reader字符流的TokenStream，完成从流中分出分项

TokenFilter：分项过滤器，它的输入是另一个TokenStream，完成对从上一个TokenStream中流出的token的特殊处理。

问题1：这个类该如何使用？要实现自己的Tokenizer只需要做什么？
要实现自己的Tokenizer只需要继承Tokenizer复写incrementToken()方法
问题2：请查看TokenFilter类的源码及注释，如何实现自己的TokenFilter?
要实现自己的TokenFilter只需要继承TokenFilter复写incrementToken()方法
问题3：TokenFilter的子类有哪些？
问题4：TokenFilter是不是一个典型的装饰器模式？如果我们需要对分词进行各种处理，只需要按我们的处理顺序一层层包裹即可（每一层完成特定的处理）。不同的处理需要，只需不同的包裹顺序、层数。
是

1.2.7 TokenStream 继承了 AttributeSource

问题1：我们在TokenStream及它的两个子类中是否有看到关于分项信息的存储，如该分项的词是什么、这个词的位置索引？

概念说明：Attribute 属性 Token Attribute 分项属性（分项信息），如分项的词、词的索引位置等等。这些属性通过不同的Tokenizer /TokenFilter处理统计得出。不同的Tokenizer/TokenFilter组合，就会有不同的分项信息。它是会动态变化的，你不知道有多少，是什么。那该如何实现分项信息的存储呢？

答案就是 AttributeSource、Attribute 、AttributeImpl、AttributeFactory

1、AttribureSource 负责存放Attribute对象，它提供对应的存、取方法

2、Attribute对象中则可以存储一个或多个属性信息

3、AttributeFactory 则是负责创建Attributre对象的工厂，在TokenStream中默认使用了AttributeFactory.getStaticImplementation 我们不需要提供，遵守它的规则即可。

1.2.8 AttributeSource使用规则说明

某个TokenStream实现中如要存储分项属性，通过AttributeSource的两个add方法之一，往AttributeSource中加入属性对象。

<T extends Attribute> T addAttribute(Class<T> attClass) 该方法要求传人你需要添加的属性的接口类（继承Attribute）,返回对应的实现类实例给你。从接口到实例，这就是为什么需要AttributeFactory的原因。这个方法是我们常用的方法

void addAttributeImpl(AttributeImpl att)

加入的每一个Attribute实现类在AttributeSource中只会有一个实例，分词过程中，分项是重复使用这一实例来存放分项的属性信息。重复调用add方法添加它返回已存储的实例对象。
要获取分项的某属性信息，则需持有某属性的实例对象，通过addAttribute方法或getAttribure方法获得Attribute对象，再调用实例的方法来获取、设置值
在TokenStream中，我们用自己实现的Attribute，默认的工厂。当我们调用这个add方法时，它怎么知道实现类是哪个？这里有一定规则要遵守：

1、自定义的属性接口 MyAttribute 继承 Attribute

2、自定义的属性实现类必须继承 Attribute,实现自定义的接口MyAttribute

3、自定义的属性实现类必须提供无参构造方法

4、为了让默认工厂能根据自定义接口找到实现类，实现类名需为：接口名+Impl 。

1.2.9 TokenStream 的使用步骤。

我们在应用中并不直接使用分词器，只需为索引引擎和搜索引擎创建我们想要的分词器对象。但我们在选择分词器时，会需要测试分词器的效果，就需要知道如何使用得到的分词处理器TokenStream，使用步骤：

1、从tokenStream获得你想要获得分项属性对象（信息是存放在属性对象中的）

2、调用 tokenStream 的 reset() 方法，进行重置。因为tokenStream是重复利用的。

3、循环调用tokenStream的incrementToken()，一个一个分词，直到它返回false

4、在循环中取出每个分项你想要的属性值。

5、调用tokenStream的end()，执行任务需要的结束处理。

6、调用tokenStream的close()方法，释放占有的资源。

2. 常用的分词器

分词和查询都是以词项为基本单位，词项是词条化的结果。在Lucene中分词主要依靠Analyzer类解析实现。Analyzer类是一个抽象类，分词的具体规则是由子类实现的，所以对于不同的语言规则，要有不同的分词器

StopAnalyzer
停用词分词器：能过滤词汇中的特定字符串和词汇，并且完成大写转小写的功能。
StandardAnalyzer
标准分词器：根据空格和符号来完成分词，还可以完成数字、字母、E-mail地址、IP地址以及中文字符的分析处理，还可以支持过滤词表，用来代替StopAnalyzer能够实现的过滤功能。
WhitespaceAnalyzer
空格分词器：使用空格作为间隔符的词汇分割分词器。处理词汇单元的时候，以空格字符作为分割符号。分词器不做词汇过滤，也不进行小写字符转换。实际中可以用来支持特定环境下的西文符号的处理。由于不完成单词过滤和小写字符转换功能，也不需要过滤词库支持。词汇分割策略上简单使用非英文字符作为分割符，不需要分词词库支持。
SimleAnalyzer
简单分词：具备基本西文字符词汇分析的分词器，处理词汇单元时，以非字母字符作为分割符号。分词器不能做词汇的过滤，之进行词汇的分析和分割。输出地词汇单元完成小写字符转换，去掉标点符号等分割符。
CJKAnalyzer
二分法分词：内部调用CJKAnalyzer分词器，对中文进行分词，同时使用StopFilt过滤器完成过滤功能，可以实现中文的多元切分和停用词过滤。
IKAnalyzer
IKAnalyzer实现了以词典为基础的正反向全切分，以及正反向最大匹配切分两种方法。IKAnalyzer是第三方实现的分词器，继承自Lucene的Analyzer类，针对中文文本进行处理。
Paoding Analysis
Paoding Analysis中文分词具有极高效率和高扩展性。引入隐喻，采用完全的面向对象设计，构思先进。其效率比较高，在PIII 1G内存个人机器上，1秒可准确分词100万汉字。采用基于不限制个数的词典文件对文章进行有效切分，使能够将对词汇分类定义。能够对未知的词汇进行合理解析。
MMSeg4J
mmseg4j 用 Chih-Hao Tsai 的 MMSeg 算法实现的中文分词器(http://technology.chtsai.org/mmseg/ )，并实现 lucene 的 analyzer 和 solr 的TokenizerFactory 以方便在Lucene和Solr中使用。 MMSeg 算法有两种分词方法：Simple和Complex，都是基于正向最大匹配。Complex 加了四个规则过虑。官方说：词语的正确识别率达到了 98.41%。mmseg4j 已经实现了这两种分词算法。

3. IKAnalyzer

因为我这儿指的IKAnalyzer是国内某大佬开发的，所以找不到依赖座标。

IKAnalyzer相关文件下载：
链接: https://pan.baidu.com/s/1jyhKVG0NQoW3OdQBV92_kg 提取码: 3bjq
使用方法：
第一步：把jar包添加到工程中
第二步：把配置文件和扩展词典和停用词词典添加到classpath下
注意：hotword.dic和ext_stopword.dic文件的格式为UTF-8，注意是无BOM 的UTF-8 编码。
也就是说禁止使用windows记事本编辑扩展词典文件

    public void testTokenStream2() throws Exception {
        //1.创建一个Analyzer对象，StandardAnalyzer对象
        Analyzer analyzer = new IKAnalyzer();
        //2.使用分析器对象的tokenStream方法获得一个TokenStream对象
        TokenStream tokenStream = analyzer.tokenStream("", "Linux 刚面世时并没有图形界面，所有的操作全靠命令完成，如 磁盘操作、文件存取、目录操作、进程管理、文件权限 设定等");
        //3.向TokenStream对象中设置一个引用，相当于一个指针
        CharTermAttribute charTermAttribute = tokenStream.addAttribute(CharTermAttribute.class);
        //4.调用TokenStream对象的rest方法。如果不调用抛异常
        tokenStream.reset();
        //5.使用while循环遍历TokenStream对象
        while(tokenStream.incrementToken()){
            System.out.println(charTermAttribute.toString());
        }
        //6.关闭TokenStream对象
        tokenStream.close();
    }

运行结果：

【Lucene】分词器详解，常用的分词器，IKANalyzer

【Lucene】分词器详解，常用的分词器，IKANalyzer

1. 分词器详解

1.1 分词器的作用

1.2 分词器API

1.2.1 示例

1.2.2 Analyzer

1.2.3 createComponents(String fieldName)

1.2.4 TokenStreamComponents

1.2.5 TokenStream

1.2.6 TokenStream 的两类子类

1.2.7 TokenStream 继承了 AttributeSource

1.2.8 AttributeSource使用规则说明

1.2.9 TokenStream 的使用步骤。

2. 常用的分词器

3. IKAnalyzer

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