基于Solr的地理位置搜索（2）

kaiser_cn

　　

　　　　本文将继续围绕Solr+Lucene使用Cartesian Tiers 笛卡尔层和GeoHash的构建索引和查询的细节进行介绍。




　　       在Solr中其实支持很多默认距离函数，但是基于坐标构建索引和查询的主要会基于2种方案：
　　（1）GeoHash
　　（2）Cartesian Tiers+GeoHash
　　而这块的源码实现都在lucene-spatial.jar中可以找到。接下来我将根据这2种方案展开关于构建索引和查询细节进行阐述，都是代码分析，感兴趣的看官可以继续往下看。
　　GeoHash
　　 构建索引阶段
　　定义geohash域，在schema.xml中定义：
　　<fieldtype name="geohash" class="solr.GeoHashField"/>
　　接下来再构建索引的时候使用到lucene-spatial.jar的GeoHashUtils类：
　　String geoHash = GeoHashUtils.encode(latitude, longitude);//通过geoHash算法将经纬度变成base32的编码
　　document.addField("geohash", geoHash); //将经纬度对应的bash32编码存入索引。
　　查询阶段
　　在solrconfig.xml中配置好QP，该QP将对用户的请求Query进行QParser，查询语法规范是
　　{!spatial  sfield=geofield pt= latitude, longitude d=xx, sphere_radius=xx }
　　sfield:geohash对应的域名
　　pt:经纬度字符串
　　d=球面距离
　　sphere_radius：圆周半径
　　接下来看看QP是如何解析上述查询语句，然后生成基于GeoHash的Query的，见如下代码，代码来源SpatialFilterQParser的parse()方法：
　　
//GeohashType一定是继承SpatialQueryable的
if (type instanceof SpatialQueryable) {
double radius = localParams.getDouble(SpatialParams.SPHERE_RADIUS, DistanceUtils.EARTH_MEAN_RADIUS_KM); //圆周半径
//pointStr=经纬度串，dist=距离，DistanceUnits.KILOMETERS 距离单位
SpatialOptions opts = new SpatialOptions(pointStr, dist, sf, measStr, radius, DistanceUnits.KILOMETERS);
opts.bbox = bbox;
//通过GeoHashField 创建查询Query
result = ((SpatialQueryable)type).createSpatialQuery(this, opts);
}

　　






　　其中最核心的方法便是GeoHashField的createSpatialQuery(),该方法负责生成基于geoHash的查询Query，展开看该方法：
　　 　　
public Query createSpatialQuery(QParser parser, SpatialOptions options) {
double [] point = new double[0];
try {
//解析经纬度
point = DistanceUtils.parsePointDouble(null, options.pointStr, 2);
} catch (InvalidGeoException e) {
throw new SolrException(SolrException.ErrorCode.BAD_REQUEST, e);
}
//将经纬度编码成bash32，对如何编码请看本文geohash算法解析篇幅
String geohash = GeoHashUtils.encode(point[0], point[1]);
//TODO: optimize this
return new SolrConstantScoreQuery(new ValueSourceRangeFilter(new GeohashHaversineFunction(getValueSource(options.field, parser),
new LiteralValueSource(geohash), options.radius), "0", String.valueOf(options.distance), true, true));
}





　　从源码中可以看到代码作者有标示TODO：optimize this，笔者从源码中看到这块的实现，也觉得确实有疑惑，整个大体实现流程是基于Lucene的Filter的方式来过滤命中docId,但是其过滤的范围让笔者看起来觉得性能会出现问题，可能也是源码中有TODO：optimize this的缘故吧。　　　　接下来继续讲下核心处理流程，Lucene的查询规则是Query->Weight->Scorer,而主要负责查询遍历结果集合的就是Scorer，该例子也不例外，同样是：
SolrConstantScoreQueryà ConstantWeightà ConstantScorer，通过Query生成Weight，Weight生成Scorer，熟悉Lucene的读者应该很清楚了，这里不再累述，
其中ConstantScorer的通过docIdSetIterator遍历获取满足条件的docId
而docIdSetIterator便是前面源码中的ValueSourceRangeFilter，该Filter将会过滤掉不在一个指定球面距离范围内的数据，而ValueSourceRangeFilter并不是实际工作的类，它又将过滤交给了GeohashHaversineFunction，见ValueSourceRangeFilter如下代码：
 
　　


public DocIdSet getDocIdSet(final Map context, final IndexReader reader) throws IOException {
return new DocIdSet() {
////lowerVal=0,upperVal=distance,includeLower=true,includeupper=true
@Override
public DocIdSetIterator iterator() throws IOException {
////valueSource= GeohashHaversineFunction,也是实际进行DocList过滤的类
return valueSource.getValues(context, reader).getRangeScorer(reader, lowerVal, upperVal, includeLower, includeUpper);
}
};
}

那么继续看GeohashHaversineFunction，首先看其  getRangeScorer（）方法，最核心的部分为：

    if (includeLower && includeUpper) {
return new ValueSourceScorer(reader, this) {
@Override
public boolean matchesValue(int doc) {
//计算docId对应的经纬度和查询传入的经纬度的距离
float docVal = floatVal(doc);
//如果返回的docVal(目标坐标和查询坐标的球面距离)在给定的distance之内则返回true
//也就是说目标地址为待查询的周边范围内
return docVal >= l && docVal <= u;
}
};
}

 
　　所以再看看计算球面距离的GeohashHaversineFunction.floatVal()方法，可以从该方法最终调用的是distance()方法,如下所示：
　　
protected double distance(int doc, DocValues gh1DV, DocValues gh2DV) {
double result = 0;
String h1 = gh1DV.strVal(doc); //docId对应的经纬度的base32编码
String h2 = gh2DV.strVal(doc); //查询的经纬度的base32编码
if (h1 != null && h2 != null && h1.equals(h2) == false){
//TODO: If one of the hashes is a literal value source, seems like we could cache it
//and avoid decoding every time
double[] h1Pair = GeoHashUtils.decode(h1); //base32解码
double[] h2Pair = GeoHashUtils.decode(h2);
//计算2个经度纬度之间的球面距离
result = DistanceUtils.haversine(Math.toRadians(h1Pair[0]), Math.toRadians(h1Pair[1]),
Math.toRadians(h2Pair[0]), Math.toRadians(h2Pair[1]), radius);
} else if (h1 == null || h2 == null){
result = Double.MAX_VALUE;
}
//返回2个经纬度之间球面距离
return result;
}

所以整个查询流程是将索引中的所有docId从第一个docId 0开始,对应的经度纬度和查询经纬度的球面距离是否在查询给定的distance之内，满足着将该docId返回，不满足则过滤。
　　大家可能看到是所有docId,这也是笔者觉得该过滤范围实现不靠谱的地方，也许是作者说需要进一步优化的地方。大家如果对怎么是所有docId进行过滤有疑惑，可以查看ValueSourceScorer的nextDoc() advance()方法，相信看过之后就明白了。到此Solr基于GeoHash的查询实现介绍完毕了。