数据聚合、自动补全、数据同步

简介: 本文介绍了Elasticsearch中数据聚合、自动补全与数据同步的核心功能。通过Bucket、Metric、Pipeline三类聚合,可实现品牌分组、统计计算等实时分析;结合拼音分词器与Completion Suggester,实现搜索框智能提示;并通过MQ或binlog监听实现MySQL与ES的数据同步,提升系统解耦与实时性。

1.数据聚合
聚合(aggregations)可以让我们极其方便的实现对数据的统计、分析、运算。例如:
什么品牌的手机最受欢迎?
这些手机的平均价格、最高价格、最低价格?
这些手机每月的销售情况如何?
实现这些统计功能的比数据库的sql要方便的多,而且查询速度非常快,可以实现近实时搜索效果。
1.1.聚合的种类
聚合常见的有三类:
桶(Bucket)聚合:用来对文档做分组
TermAggregation:按照文档字段值分组,例如按照品牌值分组、按照国家分组
Date Histogram:按照日期阶梯分组,例如一周为一组,或者一月为一组
度量(Metric)聚合:用以计算一些值,比如:最大值、最小值、平均值等
Avg:求平均值
Max:求最大值
Min:求最小值
Stats:同时求max、min、avg、sum等
管道(pipeline)聚合:其它聚合的结果为基础做聚合
注意:参加聚合的字段必须是keyword、日期、数值、布尔类型
1.2.DSL实现聚合
现在,我们要统计所有数据中的酒店品牌有几种,其实就是按照品牌对数据分组。此时可以根据酒店品牌的名称做聚合,也就是Bucket聚合。
1.2.1.Bucket聚合语法
语法如下:
结果如图:
图片加载失败
1.2.2.聚合结果排序
默认情况下,Bucket聚合会统计Bucket内的文档数量,记为count,并且按照count降序排序。我们可以指定order属性,自定义聚合的排序方式:
1.2.3.限定聚合范围
默认情况下,Bucket聚合是对索引库的所有文档做聚合,但真实场景下,用户会输入搜索条件,因此聚合必须是对搜索结果聚合。那么聚合必须添加限定条件。我们可以限定要聚合的文档范围,只要添加query条件即可:
这次,聚合得到的品牌明显变少了:
1.2.4.Metric聚合语法
上节我们对酒店按照品牌分组,形成了一个个桶。现在我们需要对桶内的酒店做运算,获取每个品牌的用户评分的min、max、avg等值。这就要用到Metric聚合了,例如stat聚合:就可以获取min、max、avg等结果。
注意:嵌套的aggs应该在brandAgg内部,与terms保持平级
语法如下:
这次的score_stats聚合是在brandAgg的聚合内部嵌套的子聚合。因为我们需要在每个桶分别计算。另外,我们还可以给聚合结果做个排序,例如按照每个桶的酒店平均分做排序:
1.2.5.小结
aggs代表聚合,与query同级,此时query的作用是?
限定聚合的的文档范围
聚合必须的三要素:
聚合名称
聚合类型
聚合字段
聚合可配置属性有:
size:指定聚合结果数量
order:指定聚合结果排序方式
field:指定聚合字段
1.3.RestAPI实现聚合
1.3.1.API语法
聚合条件与query条件同级别,因此需要使用request.source()来指定聚合条件。
聚合条件的语法:
聚合的结果也与查询结果不同,API也比较特殊。不过同样是JSON逐层解析:
完整代码如下:
完整映射关系如下:
1.3.2.业务需求
需求:搜索页面的品牌、城市等信息不应该是在页面写死,而是通过聚合索引库中的酒店数据得来的:
图片加载失败
分析:目前,页面的城市列表、星级列表、品牌列表都是写死的,并不会随着搜索结果的变化而变化。但是用户搜索条件改变时,搜索结果会跟着变化。例如:用户搜索“东方明珠”,那搜索的酒店肯定是在上海东方明珠附近,因此,城市只能是上海,此时城市列表中就不应该显示北京、深圳、杭州这些信息了。
也就是说,搜索结果中包含哪些城市,页面就应该列出哪些城市;搜索结果中包含哪些品牌,页面就应该列出哪些品牌。如何得知搜索结果中包含哪些品牌?如何得知搜索结果中包含哪些城市?
使用聚合功能,利用Bucket聚合,对搜索结果中的文档基于品牌分组、基于城市分组,就能得知包含哪些品牌、哪些城市了。因为是对搜索结果聚合,因此聚合是限定范围的聚合,也就是说聚合的限定条件跟搜索文档的条件一致。
查看浏览器可以发现,前端其实已经发出了这样的一个请求:
请求参数与搜索文档的参数完全一致。返回值类型就是页面要展示的最终结果:
结果是一个Map结构:
key是字符串,城市、星级、品牌、价格
value是集合,例如多个城市的名称
1.3.3.业务实现
在cn.itcast.hotel.web包的HotelController中添加一个方法,遵循下面的要求:
请求方式:POST
请求路径:/hotel/filters
请求参数:RequestParams,与搜索文档的参数一致
返回值类型:Map>
代码:
这里调用了IHotelService中的getFilters方法,尚未实现(因此需要定义这个新的接口)。在cn.itcast.hotel.service.IHotelService中定义新接口方法:
在cn.itcast.hotel.service.impl.HotelService中实现该方法:
2.自动补全
当用户在搜索框输入字符时,我们应该提示出与该字符有关的搜索项,如图:
图片加载失败
这种根据用户输入的字母,提示完整词条的功能,就是自动补全了。因为需要根据拼音字母来推断,因此要用到拼音分词功能。
2.1.拼音分词器
要实现根据字母做补全,就必须对文档按照拼音分词。在GitHub上恰好有elasticsearch的拼音分词插件。地址:https://github.com/medcl/elasticsearch-analysis-pinyin。
安装方式与IK分词器一样,分三步:
①解压(课程资料已做,无需在做)
②上传到虚拟机中,elasticsearch的plugin目录
执行下述指令,会发现存储路径: "Mountpoint": "/var/lib/docker/volumes/es-plugins/_data"
将py文件夹整个拖拽进去
③重启elasticsearch:docker restart es
④测试
详细安装步骤可以参考IK分词器的安装过程。测试用法如下:
结果:
2.2.自定义分词器
默认的拼音分词器会将每个汉字单独分为拼音,而我们希望的是每个词条形成一组拼音,需要对拼音分词器做个性化定制,形成自定义分词器。elasticsearch中分词器(analyzer)的组成包含三部分:
character filters:在tokenizer之前对文本进行处理。例如删除字符、替换字符
tokenizer:将文本按照一定的规则切割成词条(term)。例如keyword,就是不分词;还有ik_smart
tokenizer filter:将tokenizer输出的词条做进一步处理。例如大小写转换、同义词处理、拼音处理等
文档分词时会依次由这三部分来处理文档:
声明自定义分词器的语法如下:
测试(测试时候需要加上上述的索引库名称):
图片加载失败
总结:
如何使用拼音分词器?
①下载pinyin分词器
②解压并放到elasticsearch的plugin目录
③重启即可
如何自定义分词器?
①创建索引库时,在settings中配置,可以包含三部分
②character filter
③tokenizer
④filter
拼音分词器注意事项?
为了避免搜索到同音字,搜索时不要使用拼音分词器
2.3.自动补全查询
elasticsearch提供了Completion Suggester查询来实现自动补全功能。这个查询会匹配以用户输入内容开头的词条并返回。为了提高补全查询的效率,对于文档中字段的类型有一些约束:
参与补全查询的字段必须是completion类型。
字段的内容一般是用来补全的多个词条形成的数组。
比如,一个这样的索引库:
然后插入下面的数据:
查询的DSL语句如下:
2.4.实现酒店搜索框自动补全
现在,我们的hotel索引库还没有设置拼音分词器,需要修改索引库中的配置。但是我们知道索引库是无法修改的,只能删除然后重新创建。另外我们需要添加一个字段,用来做自动补全,将brand、address、city等都放进去,作为自动补全的提示。
因此,总结一下,我们需要做的事情包括:
修改hotel索引库结构,设置自定义拼音分词器
修改索引库的name、all字段,使用自定义分词器
索引库添加一个新字段suggestion,类型为completion类型,使用自定义的分词器
给HotelDoc类添加suggestion字段,内容包含brand、business
重新导入数据到hotel库
2.4.1.修改酒店映射结构
先删除原有的索引库:DELETE /hotel
再创建新的索引库信息,代码如下:
2.4.2.修改HotelDoc实体
HotelDoc中要添加一个字段,用来做自动补全,内容可以是酒店品牌、城市、商圈等信息。按照自动补全字段的要求,最好是这些字段的数组。因此我们在HotelDoc中添加一个suggestion字段,类型为List,然后将brand、city、business等信息放到里面。
代码如下:
2.4.3.重新导入
重新执行之前编写的导入数据功能,可以看到新的酒店数据中包含了suggestion:
图片加载失败
2.4.4.自动补全查询的JavaAPI
之前我们学习了自动补全查询的DSL,而没有学习对应的JavaAPI,这里给出一个示例:
而自动补全的结果也比较特殊,解析的代码如下:
2.4.5.实现搜索框自动补全
查看前端页面,可以发现当我们在输入框键入时,前端会发起ajax请求:
图片加载失败
返回值是补全词条的集合,类型为List
1)在cn.itcast.hotel.web包下的HotelController中添加新接口,接收新的请求:
2)在cn.itcast.hotel.service包下的IhotelService中添加方法:
3)在cn.itcast.hotel.service.impl.HotelService中实现该方法:
3.数据同步
elasticsearch中的酒店数据来自于mysql数据库,因此mysql数据发生改变时,elasticsearch也必须跟着改变,这个就是elasticsearch与mysql之间的数据同步。
3.1.思路分析
常见的数据同步方案有三种:
同步调用
异步通知
监听binlog
3.1.1.同步调用
方案一:同步调用
图片加载失败
基本步骤如下:
hotel-demo对外提供接口,用来修改elasticsearch中的数据
酒店管理服务在完成数据库操作后,直接调用hotel-demo提供的接口,
3.1.2.异步通知
方案二:异步通知
图片加载失败
流程如下:
hotel-admin对mysql数据库数据完成增、删、改后,发送MQ消息
hotel-demo监听MQ,接收到消息后完成elasticsearch数据修改
3.1.3.监听binlog
方案三:监听binlog
流程如下:
给mysql开启binlog功能
mysql完成增、删、改操作都会记录在binlog中
hotel-demo基于canal监听binlog变化,实时更新elasticsearch中的内容
3.1.4.选择
方式一:同步调用
优点:实现简单,粗暴
缺点:业务耦合度高
方式二:异步通知
优点:低耦合,实现难度一般
缺点:依赖mq的可靠性
方式三:监听binlog
优点:完全解除服务间耦合
缺点:开启binlog增加数据库负担、实现复杂度高
3.2.实现数据同步
3.2.1.思路
利用课前资料提供的hotel-admin项目作为酒店管理的微服务。当酒店数据发生增、删、改时,要求对elasticsearch中数据也要完成相同操作。
步骤:
导入课前资料提供的hotel-admin项目,启动并测试酒店数据的CRUD
声明exchange、queue、RoutingKey
在hotel-admin中的增、删、改业务中完成消息发送
在hotel-demo中完成消息监听,并更新elasticsearch中数据
启动并测试数据同步功能
3.2.2.导入demo
导入提供的hotel-admin项目:
hotel-admin.zip
(98 KB)
,运行后,访问 http://localhost:8099
其中包含了酒店的CRUD功能:
如果新增失败,控制台提示的是:
请修改表结构让其主键自增
3.2.3.声明交换机、队列
MQ结构如图:
1)引入依赖
在hotel-admin、hotel-demo中引入rabbitmq的依赖:
引入配置项(注意修改自己的ip等信息)
2)声明队列交换机名称
在hotel-admin和hotel-demo中的cn.itcast.hotel.constatnts包下新建一个类MqConstants:
3)声明队列交换机
在hotel-demo中,定义配置类,声明队列、交换机:
3.2.4.发送MQ消息
发送之前务必确认MQ是否启动(先启动MQ再启动工程,才可以完成队列的注册)
在hotel-admin中的增、删、改业务中分别发送MQ消息:
注意原有的save改成insert,获取里面返回的ID值,用作后续的消息发送
Hotel类的ID生成策略:@TableId(type = IdType.AUTO)
数据库ID需要改成自增
以上三个都完成,才可以实现insert方法有id返回(并非唯一的方法)
启动工程,去浏览器验证一下是否有对应的交换机、队列、及绑定关系
3.2.5.接收MQ消息
hotel-demo接收到MQ消息要做的事情包括:
新增消息:根据传递的hotel的id查询hotel信息,然后新增一条数据到索引库
删除消息:根据传递的hotel的id删除索引库中的一条数据
1)首先在hotel-demo的cn.itcast.hotel.service包下的IHotelService中新增新增、删除业务
2)给hotel-demo中的cn.itcast.hotel.service.impl包下的HotelService中实现业务:
3)编写监听器
在hotel-demo中的cn.itcast.hotel.mq包新增一个类:
3.2.6.结果验证
修改后去kibana控制台可以查看到修改信息
Java
运行代码
复制代码
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6
7
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10
GET /hotel182/_search
{
"query": {
"term": {
"id": {
"value": "2062643521"
}
}
}
}
删除后去kibana查看数据没了(执行上述命令会发现hits中是0)

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