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随风 · 练气

Redis 学习笔记系列文章之 Redis 实现自动输入完成 (八)

随风发布于3431 次阅读

1. 介绍

当我们在京东商城的搜索框，输入想要搜索的内容，比如你想要搜索"热水瓶"，刚输入一个"热"字，就会出现一个下拉框，列出了很多以"热"字开头的可供选择的条目，比如"热水器"、"热水袋"、” 热水瓶"等，如下图所示：

这种技术就叫做自动输入完成，当输入想要搜索的首字符或其中被包含的字符时，就会出现可供选择的条目，用户可以选择其中的条目来完成此次搜索，避免了用户输入全部的字符，改善了用户体验。这种技术很常用，比如在一个社交网站添加联系人时，就是可以通过输入来联想匹配到联系人的。

2. 功能分析

要实现这样的功能，需要前端和后端一起配合，前端部分需要监听搜入框内容的改变，当内容改变时把内容作为参数传递给服务器，服务器再请求后端的数据库，再把数据返回给客户端，前端只要把结果渲染出来即可。

这个数据库我们选择的是内存数据库 redis，而不用存储在磁盘的关系型数据库，毕竟这个功能对实时性要求比较高，频繁地请求数据库肯定是用性能高和速度快的 redis 好。

我们有一个实例网站，是存放文章的，每篇文章都有自己的标签 (tag)，整个网站是具有全文检索功能的，也就是说，可以根据文章的标题、内容、标签来搜索文章。现在需要在输入框加一个自动完成的功能，当用户在输入框输入标签的头一个或几个字符的时候，会自动联想到标签。比如，有"ruby"，"postgresql"两个标签，当用户输入"ru"的时候，会自动出现"ruby"作为可选的项。

首先，被检索的标签的名称事先存放到 redis 中，每个标签都是唯一的，所以可选择 redis 的集合作为数据库，但是，有可以出现很多个以"ru"开头的标签，所以需要一个权重算法，那就是排序，标签被使用得频繁的越排在前面，所以最终是用排序集合 (sortedset) 来存储标签数据。

# rails console
> ActsAsTaggableOn::Tag.all
[
    [ 0] 消息队列 {
                    :id : 50,
                  :name : "消息队列",
        :taggings_count : 5
    },
    [ 1] ruby on rails {
                    :id : 8,
                  :name : "ruby on rails",
        :taggings_count : 17
    },
    [ 2] websocket {
                    :id : 55,
                  :name : "websocket",
        :taggings_count : 1
    },
    [ 3] database {
                    :id : 25,
                  :name : "database",
        :taggings_count : 1
    }
]

taggings_count就是标签被使用的次数，只要把tag的name按照taggings_count作为排序标准存到 redis 的sort set中，就可以了。下面我们会说如何去存储这些数据。

3. soulmate 使用

soulmate是一个结合 redis 实现自动输入完成的功能强大的 gem。

先安装这个 gem。

$ gem install soulmate

soulmate 要求你的数据存成一种特定格式的 json，再把 json 导出到 redis 中，格式是类似这样的。

{
  "id": 5,
  "term": "devise",
  "score": 3,
  "data": {
  }
}

id是唯一的标识，term就是搜索的条目，score就是排序的项，这三项是必须要带上的，而data是可选的，里面可以存自己想要的数据，比如可把 tag 的描述信息加上。

很简单，在我们的案例中，把上面的 tag 的name换成term，taggings_count换成score即可。

3.1 导入 tags 数据

我写了一个方法可以将所有的 tag 导出到一个 json 文件。

File.open("tags.json","w+") do |f|
  ActsAsTaggableOn::Tag.find_each do |tag|
    tag_json = {
      id: tag.id,
      term: tag.name,
      score: tag.taggings_count
    }
    f.write("#{tag_json.to_json}\n")
  end
end

输出的 tags.json 类似下面这样：

{"id":5,"term":"devise","score":3}
{"id":6,"term":"登录","score":3}
{"id":7,"term":"认证","score":3}
{"id":8,"term":"ruby on rails","score":17}
{"id":9,"term":"rails","score":4}
{"id":10,"term":"ruby","score":4}

现在可以先这个 tags.json 导入到 redis 数据库中，soulmate 这个 gem 也提供了相关的命令行工具。

$ soulmate load tag --redis=redis://localhost:6379/0 < tags.json

你会发现 redis 中增加了很多的数据，我们先不管，等下再来分析那些数据。

3.2 添加单个 tag 到 redis

每次都用这种导入的方式来在 redis 增加数据很不方便的，毕竟以后我们随时要增加 tag。你总不可能为了增加一个 tag 再导一次 json 吧，这不太科学。所以我们需要在增加或删除 tag 的时候自动把数据添加到 redis 中。

通过查看 soulmate 的源码，发现它是提供了相应的方法的。

# https://github.com/seatgeek/soulmate/blob/master/lib/soulmate/loader.rb#L29
def add(item, opts = {})
  opts = { :skip_duplicate_check : false }.merge(opts)
  raise ArgumentError, "Items must specify both an id and a term" unless item["id"] && item["term"]

  # kill any old items with this id
  remove("id" : item["id"]) unless opts[:skip_duplicate_check]

  Soulmate.redis.pipelined do
    # store the raw data in a separate key to reduce memory usage
    Soulmate.redis.hset(database, item["id"], MultiJson.encode(item))
    phrase = ([item["term"]] + (item["aliases"] || [])).join(' ')
    prefixes_for_phrase(phrase).each do |p|
      Soulmate.redis.sadd(base, p) # remember this prefix in a master set
      Soulmate.redis.zadd("#{base}:#{p}", item["score"], item["id"]) # store the id of this term in the index
    end
  end
end

由于add方法要接一个 hash 作为参数，所以需要对 tag 这个 model 作一些加工。

# config/initializers/tag.rb
module ActsAsTaggableOn
  class Tag < ::ActiveRecord::Base
    after_create :create_soulmate
    def to_hash
      tag_json = {
        id: self.id,
        term: self.name,
        score: self.taggings_count
      }
      JSON.parse(tag_json.to_json )
    end
    private
      def create_soulmate  
        Soulmate::Loader.new("tag").add self.to_hash
      end
  end
end

我们拿其中一个 tag 试一下，看看它究竟生成了怎样的 redis 数据 (如果在开发环境，做这个之前可以用 redis 的 flushdb 指令先清除数据)。

$ rails console
> tag = ActsAsTaggableOn::Tag.first.to_hash
{
       "id" : 5,
     "term" : "devise",
    "score" : 3
}

> Soulmate::Loader.new("tag").add tag

在 redis 生成了如下的数据：

$ redis-cli
> keys *
1) "soulmate-index:tag:devise"
2) "soulmate-index:tag"
3) "soulmate-index:tag:devis"
4) "soulmate-index:tag:dev"
5) "soulmate-index:tag:de"
6) "soulmate-index:tag:devi"
7) "soulmate-data:tag"

所有的 key 分为三大类，分别是"soulmate-index:tag"、"soulmate-data:tag"，剩下的以 tag 的 name 为 devise 的前缀开头的 key。结合 add 方法的源码，也可以知道这三种 key 的类型分别为 set, hash, sortedset，可以自己用 redis 的 type 命令打印出来。现在打印出这些 key 的值。

$ redis-cli
> smembers soulmate-index:tag
1) "devis"
2) "devi"
3) "dev"
4) "de"
5) "devise"
> hgetall soulmate-data:tag
1) "5"
2) "{\"id\":5,\"term\":\"devise\",\"score\":3}"
> zrange "soulmate-index:tag:de" 0 -1 WITHSCORES
1) "5"
2) "3"
> zrange "soulmate-index:tag:dev" 0 -1 WITHSCORES
1) "5"
2) "3"

soulmate-index:tag存的是集合 (set)，将"devise"分成一个个前缀，以后按照这些前缀就能搜出"devise"这个 tag。soulmate-data:tag存的是一个哈希 (hash)，健为标签 (tag) 的 id，值为 tag 的所有内容，就是那个标签 (ActsAsTaggableOn::Tag) model 中to_hash方法的内容，如果有存 data，它的数据也是会在这里出现。soulmate-index:tag:de等存的是排序后的集合，排序的健是score，也就是标签 (tag) 的taggings_count，值为标签 (tag) 的id。

3.3 测试效果

现在来实现服务端的逻辑，我们不用自己写 controller 端的代码，soulmate 为我们提供好了这一切。

先安装这个 gem。

gem install rack-contrib

然后执行以下这个命令。

$ soulmate-web --foreground --no-launch --redis=redis://localhost:6379/0

这会开启一个服务并且监听在 5678 端口。

现在我们可以用 curl 工具或 chrome 浏览器插件 postman 来测试这个服务。下面是 curl 工具的使用例子。

$ curl -X GET  http://localhost:5678/search --data "types[]=tag&term=de"
{"term":"de","results":{"tag":[{"id":5,"term":"devise","score":3}]}}

$ curl -X GET  http://localhost:5678/search --data "types[]=tag&term=devis"
{"term":"devis","results":{"tag":[{"id":5,"term":"devise","score":3}]}}

使用 postman 请求http://localhost:5678/search?types[]=tag&term=de的例子如下：

现在再来查看 redis 的数据，会发现多了两个 key。

$ redis-cli
> zrange "soulmate-cache:tag:de" 0 -1 WITHSCORES
1) "5"
2) "3"
> zrange "soulmate-cache:tag:devis" 0 -1 WITHSCORES
1) "5"
2) "3"

4. 页面上的实现

我们要用 soulmate 配合前端在 rails 项目里实现自动输入完成的功能。

先把 soulmate 安装进 rails 项目里。

4.1 挂载 soulmate 服务

把下面的代码添加到 Gemfile 文件，然后执行bundle命令。

gem 'rack-contrib'
gem 'soulmate', :require : 'soulmate/server'

在config/routes.rb文件中添加一行路由。

mount Soulmate::Server, :at : "/sm"

在config/initializers目录下添加 soulmate.rb 文件。

Soulmate.redis = 'redis://127.0.0.1:6379/0'
# or you can asign an existing instance of Redis, Redis::Namespace, etc.
# Soulmate.redis = $redis

重启服务器。现在可以这样来测试。

$ curl -X GET  http://localhost:3000/sm/search --data "types[]=tag&term=dev"
{"term":"dev","results":{"tag":[{"id":5,"term":"devise","score":3}]}}
4.2 soulmate.js

至于前端部分，我们使用官方推荐的soulmate.js这个库。

相关的代码是这样的。

= form_tag "/articles", method: "get", class: "navbar-form navbar-left", role: "search"
  .form-group
    input.form-control id="search" placeholder="Search" type="text" name="term" value="#{params[:search].presence}" autocomplete="off"/

javascript:
  // Make the input field autosuggest-y.
  $(document).ready(function() {
    render = function(term, data, type){ return term; }
    select = function(term, data, type){ console.log("Selected " + term); }
    $('#search').soulmate({
      url:            '/sm/search',
      types:          ['tag'],
      renderCallback: render,
      selectCallback: select,
      minQueryLength: 2,
      maxResults:     5
    });
  });

具体的 css 和 js 效果可以自己处理。

5. 源码解析

现在有个美中不足的地方，就是必须要输入两个字符以上才能开始自动输入完成。而 readme 文档没有相关的解决方法，我们只能从源码入手。

上面的例子中，"devise"这个单词会被分解成一个个前缀，比如"de"，"dev” 等。我们来看下中文词组是如何被分解的。

上面有提到那个add方法的源码，其中调用了prefixes_for_phrase这个方法。

# https://github.com/seatgeek/soulmate/blob/ead5d6c2b6d698a5c49294a73a4f7536a5013f01/lib/soulmate/helpers.rb#L3
module Soulmate
  module Helpers

    def prefixes_for_phrase(phrase)
      words = normalize(phrase).split(' ').reject do |w|
        Soulmate.stop_words.include?(w)
      end
      words.map do |w|
        (Soulmate.min_complete-1..(w.length-1)).map{ |l| w[0..l] }
      end.flatten.uniq
    end

  end
end

执行rails console进入终端来看一下这个方法是如何分解中文词组的。

$ rails console
> include Soulmate::Helpers
Object < BasicObject
> prefixes_for_phrase("前端构建与部署工具")
[
    [0] "前端",
    [1] "前端构",
    [2] "前端构建",
    [3] "前端构建与",
    [4] "前端构建与部",
    [5] "前端构建与部署",
    [6] "前端构建与部署工",
    [7] "前端构建与部署工具"
]

中文词组还是能够正常处理，可是至少要输入两个字符。通过分析prefixes_for_phrase方法，可以发现关键在于Soulmate.min_complete这个变量。

通过搜索源码，发现了定义Soulmate.min_complete变量的地方。

# https://github.com/seatgeek/soulmate/blob/ead5d6c2b6d698a5c49294a73a4f7536a5013f01/lib/soulmate/config.rb#L11
require 'uri'
require 'redis'

module Soulmate
  module Config

    attr_writer :min_complete

    def min_complete
      @min_complete ||= DEFAULT_MIN_COMPLETE
    end

    def redis=(server)
      ...
    end
  end
end

还记得上文"挂载 soulmate 服务"部分提到config/initializers/soulmate.rb这个文件吗，里面就是定义了Soulmate.redis这个变量，那同样的道理，也把min_complete定义在里面。

# config/initializers/soulmate.rb
Soulmate.redis = 'redis://127.0.0.1:6379/0'
Soulmate.min_complete = 1

再来看结果。

$ redis-cli
> include Soulmate::Helpers
Object < BasicObject
> prefixes_for_phrase("前端构建与部署工具")
[
    [0] "前",
    [1] "前端",
    [2] "前端构",
    [3] "前端构建",
    [4] "前端构建与",
    [5] "前端构建与部",
    [6] "前端构建与部署",
    [7] "前端构建与部署工",
    [8] "前端构建与部署工具"
]

完结。

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