Introdução ao Apache Lucene: inserindo busca eficiente ao seu projeto de software

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1 Congresso de Inovação Com Tecnologias Open Source Introdução ao Apache Lucene: inserindo busca eficiente ao seu projeto de software II Fórum de Tecnologia Em Software Livre Instrutora: Cristina Lage dos Santos Serpro Regional Katia Curitiba CentroKatia Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais Instrutora: Cristina Lage dos Santos 11/11/2008

2 Tópicos do Mini-curso 1. O que é uma máquina de busca 2. Principais termos da recuperação de informação 3. Extração de metadados XML utilizando a API JDOM 4. Conhecendo e customizando a API Lucene 5. Como fica na minha aplicação? 6. Utilização do Componente de Busca em um Aplicativo Java Desktop 7. Outras perspectivas de utilização do componente de busca desenvolvido

3 Katia Cristina Lage dos Santos possui graduação e mestrado em Ciência da Computação pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Atualmente é Professora Efetiva do Ensino Básico, Técnico e Tecnológico do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (Cefet/MG), campus VIII, localizado em Varginha. Em termos acadêmicos, tem especial interesse nas seguintes áreas da Ciência da Computação: Engenharia de Software, Banco de Dados, Bibliotecas Digitais e Recuperação de Informação. Contatos: {twitter, facebook}katialage

4 Máquinas de Busca

5 Máquinas de Busca Máquina de Busca Textual

6 Máquinas de Busca

7 Indexação

8 Lista Invertida TEXTO 2 TEXTO 1...Java é uma linguagem de programação... TEXTO 3...na ilha de Java o café é uma das......esse ano a exportação do café brasileiro... Índice de palavras Referência A TEXTO3 BRASILEIRO TEXTO3 CAFÉ TEXTO2, TEXTO3 ESTE TEXTO3 EXPORTAÇÃO TEXTO3 ILHA TEXTO2 JAVA TEXTO1, TEXTO2 LINGUAGEM TEXTO1 PROGRAMAÇÃO TEXTO1

9 Métodos de Recuperação

10 Métodos de Recuperação Modelo Booleano As consultas são uma combinação dos termos através dos operadores AND, OR e NOT PESQUISA POR: café brasileiro Algoritmo: Localizar ocorrência de café Recuperar os resultados Localizar ocorrência de brasileiro Recuperar os resultados Combinar os dois resultados

11 Métodos de Recuperação TEXTO 2 TEXTO 1...Java é uma linguagem de programação... TEXTO 3...na ilha de Java o café é uma das......esse ano a exportação do café brasileiro... Índice de palavras Referência A TEXTO3 BRASILEIRO TEXTO3 CAFÉ TEXTO2, TEXTO3 ESTE TEXTO3 EXPORTAÇÃO TEXTO3 ILHA TEXTO2 JAVA TEXTO1, TEXTO2 LINGUAGEM TEXTO1 PROGRAMAÇÃO TEXTO1

12 Métodos de Recuperação Modelo Vetorial

13 Máquina de Busca + APIs Java JDom HTMLParser Lucene

14 Como fica na minha solução? Arquivos Documentos Banco de Dados Aplicação Java Outras fontes Extrator evidências textuais (JDom, HTMLParser,..) Evidencias textuais: POJO Indexa Evidências textuais: Lucene Sistema de Arquivos Pesquisa índice: Lucene Índice Indexação Recuperação

15 Prática 1 Criar um projeto no Eclipse Criar camadas (aplicação, controle, entidade e fronteira) Criar pasta lib para colocar os.jar utilizados

16 Prática 1 Criar um projeto no Eclipse Criar camadas (aplicação, controle, entidade e fronteira) Criar pasta lib para colocar os.jar utilizados

17 Prática 1 Criar um projeto no Eclipse Criar camadas (aplicação, controle, entidade e fronteira) Criar pasta lib para colocar os.jar utilizados

18 Prática 1

19 JDom Biblioteca opensource Java; Realiza o parser de documentos XML; <metadados-customizados> <tipo>livro</tipo> <titulo>java, como programar</titulo> <autores> Deitel & Deitel</autores> <palavras-chave>java, programação, informática</palavras-chave> </metadados-customizados>

20 Prática 2 Copiar amostras XML da coleção de teste Criar interface (entidade/intf) e a classe concreta da entidade (entidade/xml)que representa os dados do negócio a serem indexados Baixar a API JDom Incluir como lib do projeto Java Criar interface (controle/extrairevidencias/intf) e concreta do Controlador que lerá os dados dos arquivos XML a serem indexados com Jdom (controle/extrairevidencias/xml)

21 Prática 2 <custom-metadata> <CNPJ-Remetente> </CNPJ-Remetente> <uf-remetente>mg</uf-remetente> <Endereco-Remetente>Avenida Presidente Antonio Carlos, Pampulha. Belo Horizonte/MG</Endereco-Remetente> <Razao-Social-Remetente>Embalagens Gerais Ltda</Razao-SocialRemetente> <codoperacao>03984</codoperacao> <nomeproduto>embalagem para marmitex</nomeproduto> <dhemissao> </dhemissao> <CNPJ-Destinatario> </CNPJ-Destinatario> <uf-destinatario>sp</uf-destinatario> <Endereco-Destinatario>Avenida São João, 721. Centro. São Paulo/SP</Endereco-Destinatario> <Razao-Social-Destinatario>Restaurante Comer Bem</Razao-SocialDestinatario> </custom-metadata>

22 Prática 2 Copiar amostras XML da coleção de teste Criar interface (entidade/intf) e a classe concreta da entidade (entidade/xml)que representa os dados do negócio a serem indexados Baixar a API JDom Incluir como lib do projeto Java Criar interface (controle/extrairevidencias/intf) e concreta do Controlador que lerá os dados dos arquivos XML a serem indexados com Jdom (controle/extrairevidencias/xml)

23 Prática 2

24 Prática 2

25 Prática 2 Copiar amostras XML da coleção de teste Criar interface (entidade/intf) e a classe concreta da entidade (entidade/xml)que representa os dados do negócio a serem indexados Baixar a API JDom Incluir como lib do projeto Java Criar interface (controle/extrairevidencias/intf) e concreta do Controlador que lerá os dados dos arquivos XML a serem indexados com Jdom (controle/extrairevidencias/xml)

26 Prática 2 Copiar amostras XML da coleção de teste Criar interface (entidade/intf) e a classe concreta da entidade (entidade/xml)que representa os dados do negócio a serem indexados Baixar a API JDom Incluir como lib do projeto Java Criar interface (controle/extrairevidencias/intf) e concreta do Controlador que lerá os dados dos arquivos XML a serem indexados com Jdom (controle/extrairevidencias/xml)

27 Prática 2 Copiar amostras XML da coleção de teste Criar interface (entidade/intf) e a classe concreta da entidade (entidade/xml)que representa os dados do negócio a serem indexados Baixar a API JDom Incluir como lib do projeto Java Criar interface (controle/extrairevidencias/intf) e concreta do Controlador que lerá os dados dos arquivos XML a serem indexados com Jdom (controle/extrairevidencias/xml)

28 Prática 2

29 Prática 2

30 Prática 2

31 Lucene Biblioteca opensource; Implementada em várias linguagens, como C, Java, C# Viabiliza a indexação e pesquisa textual; Bem documentada API da Lucene Libs/lucene/lucene-2.9.3/lucene-2.9.3/docs/api/core/index.html

32 Lucene try { I N D E X A Ç Â O SimpleFSDirectory dirdocscolecao = new SimpleFSDirectory(diretorioIndice); IndexWriter writer = new IndexWriter(dirDocsColecao, analyzer, novo, IndexWriter.MaxFieldLength.UNLIMITED); // cria um documento Document document = new Document(); document.add(new Field(CAMPO_INF_NUM_IMG, evidenciastextuais.getnumeroimagenspaginaweb(), Field.Store.YES, Field.Index.NO)); writer.adddocument(document); writer.close(); (...)

33 Lucene try { I N D E X A Ç Â O SimpleFSDirectory dirdocscolecao = new SimpleFSDirectory(diretorioIndice); IndexWriter writer = new IndexWriter(caminhoIndice, analyzer, novo, IndexWriter.MaxFieldLength.UNLIMITED); // cria um documento Document document = new Document(); document.add(new Field(CAMPO_INF_NUM_IMG, evidenciastextuais.getnumeroimagenspaginaweb(), Field.Store.YES, Field.Index.NO)); writer.adddocument(document); writer.close(); (...)

34 Lucene

35 Lucene

36 Lucene try { I N D E X A Ç Â O SimpleFSDirectory dirdocscolecao = new SimpleFSDirectory(diretorioIndice); IndexWriter writer = new IndexWriter(caminhoIndice, analyzer, novo, IndexWriter.MaxFieldLength.UNLIMITED); // cria um documento Document document = new Document(); document.add(new Field(CAMPO_INF_NUM_IMG, evidenciastextuais.getnumeroimagenspaginaweb(), Field.Store.YES, Field.Index.NO)); writer.adddocument(document); writer.close(); (...)

37 Lucene

38 Lucene

39 Lucene

40 Lucene

41 Lucene try { I N D E X A Ç Â O SimpleFSDirectory dirdocscolecao = new SimpleFSDirectory(diretorioIndice); IndexWriter writer = new IndexWriter(caminhoIndice, analyzer, novo, IndexWriter.MaxFieldLength.UNLIMITED); // cria um documento Document document = new Document(); document.add(new Field(CAMPO_INF_NUM_IMG, evidenciastextuais.getnumeroimagenspaginaweb(), Field.Store.YES, Field.Index.NO)); writer.adddocument(document); writer.close(); (...)

42 Lucene try { I N D E X A Ç Â O SimpleFSDirectory dirdocscolecao = new SimpleFSDirectory(diretorioIndice); IndexWriter writer = new IndexWriter(caminhoIndice, analyzer, novo, IndexWriter.MaxFieldLength.UNLIMITED); // cria um documento Document document = new Document(); document.add(new Field(CAMPO_INF_NUM_IMG, evidenciastextuais.getnumeroimagenspaginaweb(), Field.Store.YES, Field.Index.NO)); writer.adddocument(document); writer.close(); (...)

43 Lucene

44 Lucene try { R E C U P E R A Ç Ã O SimpleFSDirectory dirdocscolecao = new SimpleFSDirectory(indicePaginasWebColecao); boolean somenteleitura = true; IndexSearcher isearcher = new IndexSearcher(dirDocsColecao, somenteleitura); QueryParser parser = new QueryParser(Version.LUCENE_29,"nome",analyzer); Query query = parser.parse("nome"+":\""+strconsulta+"\""); (...)

45 Lucene (...) R E C U P E R A Ç Ã O TopDocs topdocs = isearcher.search(query, 5); ScoreDoc[] hits = topdocs.scoredocs; List<Document> listadocumentosrecuperados = new ArrayList<Document>(); for (int i = 0; i < hits.length; i++) { int docid = hits[i].doc; Document d = isearcher.doc(docid); listadocumentosrecuperados.add(d); } }// fecha bloco try (...)

46 Lucene try { R E C U P E R A Ç Ã O SimpleFSDirectory dirdocscolecao = new SimpleFSDirectory(indicePaginasWebColecao); boolean somenteleitura = true; IndexSearcher isearcher = new IndexSearcher(dirDocsColecao, somenteleitura); QueryParser parser = new QueryParser(Version.LUCENE_29,"nome",analyzer); Query query = parser.parse("nome"+":\""+strconsulta+"\""); (...)

47 Lucene try { R E C U P E R A Ç Ã O SimpleFSDirectory dirdocscolecao = new SimpleFSDirectory(indicePaginasWebColecao); boolean somenteleitura = true; IndexSearcher isearcher = new IndexSearcher(dirDocsColecao, somenteleitura); QueryParser parser = new QueryParser(Version.LUCENE_29,"nome",analyzer); Query query = parser.parse("nome"+":\""+strconsulta+"\""); (...)

48 Lucene try { R E C U P E R A Ç Ã O SimpleFSDirectory dirdocscolecao = new SimpleFSDirectory(indicePaginasWebColecao); boolean somenteleitura = true; IndexSearcher isearcher = new IndexSearcher(dirDocsColecao, somenteleitura); QueryParser parser = new QueryParser(Version.LUCENE_29,"nome",analyzer); Query query = parser.parse("nome"+":\""+strconsulta+"\""); (...)

49 Lucene try { R E C U P E R A Ç Ã O SimpleFSDirectory dirdocscolecao = new SimpleFSDirectory(indicePaginasWebColecao); boolean somenteleitura = true; IndexSearcher isearcher = new IndexSearcher(dirDocsColecao, somenteleitura); QueryParser parser = new QueryParser(Version.LUCENE_29,"nome",analyzer); Query query = parser.parse("nome"+":\""+strconsulta+"\""); (...)

50 Lucene

51 Lucene

52 Lucene

53 Lucene

54 Lucene try { R E C U P E R A Ç Ã O SimpleFSDirectory dirdocscolecao = new SimpleFSDirectory(indicePaginasWebColecao); boolean somenteleitura = true; IndexSearcher isearcher = new IndexSearcher(dirDocsColecao, somenteleitura); QueryParser parser = new QueryParser(Version.LUCENE_29,"nome",analyzer); Query query = parser.parse("nome"+":\""+strconsulta+"\""); (...)

55 Lucene (...) R E C U P E R A Ç Ã O TopDocs topdocs = isearcher.search(query, 5); ScoreDoc[] hits = topdocs.scoredocs; List<Document> listadocumentosrecuperados = new ArrayList<Document>(); for (int i = 0; i < hits.length; i++) { int docid = hits[i].doc; Document d = isearcher.doc(docid); listadocumentosrecuperados.add(d); } }// fecha bloco try (...)

56 Lucene

57 Lucene

58 Lucene (...) R E C U P E R A Ç Ã O TopDocs topdocs = isearcher.search(query, 5); ScoreDoc[] hits = topdocs.scoredocs; List<Document> listadocumentosrecuperados = new ArrayList<Document>(); for (int i = 0; i < hits.length; i++) { int docid = hits[i].doc; Document d = isearcher.doc(docid); listadocumentosrecuperados.add(d); } }// fecha bloco try (...)

59 Lucene

60 Prática 3 Baixar a API Lucene Incluir como lib do projeto Java Criar uma interface (controle/indexar/intf) e uma classe concreta referente ao Controlador (controle/indexar) para indexar os dados de negócio escolhido Criar uma interface (controle/recuperar/intf) e uma classe concreta referente ao Controlador (controle/recuperar/xml) para recuperar os dados com base no que foi indexado anteriormente

61 Prática 3 Baixar a API Lucene Incluir como lib do projeto Java Criar uma interface (controle/indexar/intf) e uma classe concreta referente ao Controlador (controle/indexar) para indexar os dados de negócio escolhido Criar uma interface (controle/recuperar/intf) e uma classe concreta referente ao Controlador (controle/recuperar/xml) para recuperar os dados com base no que foi indexado anteriormente

62 Prática 3 Baixar a API Lucene Incluir como lib do projeto Java Criar uma interface (controle/indexar/intf) e uma classe concreta referente ao Controlador (controle/indexar/xml) para indexar os dados de negócio escolhido Criar uma interface (controle/recuperar/intf) e uma classe concreta referente ao Controlador (controle/recuperar/xml) para recuperar os dados com base no que foi indexado anteriormente

63 Prática 3

64 Prática 3

65 Prática 3 Baixar a API Lucene Incluir como lib do projeto Java Criar uma interface (controle/indexar/intf) e uma classe concreta referente ao Controlador (controle/indexar/xml) para indexar os dados de negócio escolhido Criar uma interface (controle/recuperar/intf) e uma classe concreta referente ao Controlador (controle/recuperar/xml) para recuperar os dados com base no que foi indexado anteriormente

66 Prática 3

67 Prática 3

68 Prática 4 Baixar a API FormsLayout Incluir como lib do projeto Java Copiar classes da visão interface gráfica Criar enum TipoDocumento em controle/constantes Fazer correções nas classes da visão em função do nome das outras classes Criar classe principal com método main (aplicacao)

69 Prática 4 Baixar a API FormsLayout Incluir como lib do projeto Java Copiar classes da visão interface gráfica Criar enum TipoDocumento em controle/constantes Fazer correções nas classes da visão em função do nome das outras classes Criar classe principal com método main (aplicacao)

70 Prática 4 Baixar a API FormsLayout Incluir como lib do projeto Java Copiar classes da visão interface gráfica Criar enum TipoDocumento em controle/constantes Fazer correções nas classes da visão em função do nome das outras classes Criar classe principal com método main (aplicacao)

71 Prática 4 Baixar a API FormsLayout Incluir como lib do projeto Java Copiar classes da visão interface gráfica Criar enum TipoDocumento em controle/constantes Fazer correções nas classes da visão em função do nome das outras classes Criar classe principal com método main (aplicacao)

72 Prática 4

73 Prática 4 Baixar a API FormsLayout Incluir como lib do projeto Java Copiar classes da visão interface gráfica Criar enum TipoDocumento em controle/constantes Fazer correções nas classes da visão em função do nome das outras classes Criar classe principal com método main (aplicacao)

74 Prática 4 Baixar a API FormsLayout Incluir como lib do projeto Java Copiar classes da visão interface gráfica Criar enum TipoDocumento em controle/constantes Fazer correções nas classes da visão em função do nome das outras classes Criar classe principal com método main (aplicacao)

75 Prática 4

76 Considerações Finais Conhecimento do negócio: O que posso empregar de conhecimento na implementação da minha máquina de busca para que o usuário fique mais satisfeito? Utilizando Java tenho várias APIs para lidar com os documentos, indexá-los e recuperá-los de maneira mais elegante e menos onerosa para o desenvolvedor.

77 Áreas de Aplicação Medicina

78 Áreas de Aplicação Internet

79 Áreas de Aplicação Bibliotecas Virtuais

80 Melhorias Criar fábricas para parser, indexador e recuperador de dados Criar componente de busca genérico para alguns tipos de arquivo e gerar jar único Implementar extrator de características a partir de arquivos HTML ou PDF Implementar um método de recuperação mais eficiente

81 Melhorias

82 Melhorias

83 Referências Site do Eclipse Site da API Lucene: Site da API JDom: Site da API HTMLParser:

84 Referências Site da API PDFBox: Outras soluções que convertem diferentes tipos de conteúdo em documentos da Lucene:../Libs/lucene/lucene-2.9.3/lucene-2.9.3/docs/contributions.html#Lucene Document Converters Artigo: O Futuro das Máquinas de Busca Disponível em: XML Marker:

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