java與es8實戰之六：用JSON創建請求對象(比builder pattern更加直觀簡潔)

来源:https://www.cnblogs.com/bolingcavalry/archive/2023/08/31/17658365.html
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向ES發送請求時，如何創建請求對象呢？官方推薦的builder patter，在面對複雜的請求對象結構時還好用嗎？有沒有更加直觀簡潔的方法，盡在本文一網打盡 ...


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這裡分類和彙總了欣宸的全部原創(含配套源碼)：https://github.com/zq2599/blog_demos

本篇概覽

  • 本文是《java與es8實戰》系列的第六篇，經過前面的實戰，咱們初步掌握了一些Java對ES的基本操作，通過發送請求對象(例如CreateIndexResponse)到ES服務端，達到操作ES的目的，但是細心的您可能發現了：請求對象可能很複雜，例如多層對象嵌套，那麼用代碼來創建這些請求對象也必然不會容易
  • 今天的文章，咱們先來體驗用代碼創建請求對象的不便之處，再嘗試ES官方給我們提供的解決之道：用JSON創建請求對象
  • 接下來，咱們從一個假設的任務開始

任務安排

  • 現在咱們要創建一個索引，此索引記錄的是商品信息
  1. 有一個副本（屬於setting部分）
  2. 共三個分片（屬於setting部分）
  3. 共三個欄位：商品名稱name(keyword)，商品描述description(text)，價格price(integer)（屬於mapping部分）
  4. name欄位值長為256，超出此長度的欄位將不會被索引，但是會存儲
  • 接下來，咱們在kibana上用JSON創建索引，再寫代碼創建相同索引，然後對比兩種方式的複雜程度

kibana上創建索引

  • 如果在kibana上用json來創建，請求內容如下，索引名是product001
PUT product001
{
  "settings": {
    "number_of_shards": 3,
    "number_of_replicas": 1
  },
  "mappings": {
    "properties": {
      "name": {
        "type": "keyword",
        "ignore_above": 256
      },
      "description": {
        "type": "text"
      },
      "price": {
        "type": "integer"
      }
    }
  }
}
  • 效果如下，符合預期
image-20220625110440090
  • 通過eshead觀察，也是符合預期
image-20220625110708346
  • 可見基於JSON的操作簡單明瞭，接下來看看創建相通索引的代碼是什麼樣子

基於代碼創建

  • 關於如何連接ES的代碼並非本篇重點，而且前面的文章已有詳細說明，就不多贅述了
  • 首先創建一個API，可以接受外部傳來的Setting和Mapping設定，然後用這些設定來創建索引
    @Autowired
    private ElasticsearchClient elasticsearchClient;

    @Override
    public void create(String name,
                       Function<IndexSettings.Builder, ObjectBuilder<IndexSettings>> settingFn,
                       Function<TypeMapping.Builder, ObjectBuilder<TypeMapping>> mappingFn) throws IOException {
        elasticsearchClient
                .indices()
                .create(c -> c
                        .index(name)
                        .settings(settingFn)
                        .mappings(mappingFn)
                );
    }
  • 然後就是如何準備Setting和Mapping參數，再調用create方法完成創建，為了讓代碼順利執行，我將調用create方法的代碼寫在單元測試類中，這樣後面只需要執行單元測試即可調用create方法
@SpringBootTest
class EsServiceImplTest {

    @Autowired
    EsService esService;

    @Test
    void create() throws Exception {
        // 索引名
        String indexName = "product002";

        // 構建setting時，builder用到的lambda
        Function<IndexSettings.Builder, ObjectBuilder<IndexSettings>> settingFn = sBuilder -> sBuilder
                .index(iBuilder -> iBuilder
                        // 三個分片
                        .numberOfShards("3")
                        // 一個副本
                        .numberOfReplicas("1")
                );

        // 新的索引有三個欄位，每個欄位都有自己的property，這裡依次創建
        Property keywordProperty = Property.of(pBuilder -> pBuilder.keyword(kBuilder -> kBuilder.ignoreAbove(256)));
        Property textProperty = Property.of(pBuilder -> pBuilder.text(tBuilder -> tBuilder));
        Property integerProperty = Property.of(pBuilder -> pBuilder.integer(iBuilder -> iBuilder));

        // // 構建mapping時，builder用到的lambda
        Function<TypeMapping.Builder, ObjectBuilder<TypeMapping>> mappingFn = mBuilder -> mBuilder
                .properties("name", keywordProperty)
                .properties("description", textProperty)
                .properties("price", integerProperty);

        // 創建索引，並且指定了setting和mapping
        esService.create(indexName, settingFn, mappingFn);

    }
}
  • 由於Java API Client中所有對象都統一使用builder pattern的方式創建，這導致代碼量略多，例如setting部分，除了setting自身要用Lambda表達式，設置分片和副本的代碼也要用Lambda的形式傳入，這種嵌套效果在編碼中看起來還是有點繞的，閱讀起來可能會有點不適應
  • 執行單元測試，如下圖，未發生異常
image-20220625114226165
  • 用kibana查看新建的索引

image-20220625114553023

  • 最後，將product001和product002的mapping放在一起對比，可見一模一樣
image-20220625114939286
  • 再用eshead對比分片和副本的效果，也是一模一樣
image-20220625115042349

小結和感慨

  • 至此，可以得出結論：
  1. Java API Client的對ES的操作，能得到kibana+JSON相同的效果
  2. 然而，用java代碼來實現JSON的嵌套對象的內容，代碼的複雜程度上升，可讀性下降（純屬個人感覺）
  • 另外，在開發期間，我們也常常先用kibana+JSON先做基本的測試和驗證，然後再去編碼
  • 因此，如果能在代碼中直接使用kibana的JSON，以此取代複雜的builder pattern代碼去創建各種增刪改查的請求對象，那該多好啊
  • ES官方預判了我的預判，在Java API Client中支持使用JSON來構建請求對象
image-20220625153336739

能用JSON的根本原因

  • 動手實踐之前，有個問題先思考一下

  • 剛纔咱們寫了那麼多代碼，才能創建出CreateIndexResponse對象（註意代碼：elasticsearchClient.indices().create），怎麼就能用JSON輕易的創建出來呢？有什麼直接證據或者關鍵代碼嗎？

  • 來看看CreateIndexResponse的builder的源碼，集成了父類，也實現了介面，

public static class Builder extends WithJsonObjectBuilderBase<Builder>
			implements
				ObjectBuilder<CreateIndexRequest> {
  • 用IDEA查看類圖的功能，Builder的繼承和實現關係一目瞭然，註意紅色箭頭指向的WithJson介面，它是Builder父類實現的介面，也是讓CreateIndexResponse可以通過JSON來創建的關鍵
image-20220625155614986
  • 強大的IDEA，可以在上圖直接展開WithJson介面的所有方法簽名，如下圖，一目瞭然，三個方法三種入參，證明瞭使用者可以用三種方式將JSON內容傳給Builder，再由Builer根據傳入的內容生成CreateIndexResponse實例

image-20220625160132898

創建工程

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <!-- 請改為自己項目的parent坐標 -->
    <parent>
        <artifactId>elasticsearch-tutorials</artifactId>
        <groupId>com.bolingcavalry</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
        <relativePath>../pom.xml</relativePath>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <!-- 請改為自己項目的artifactId -->
    <artifactId>object-from-json</artifactId>
    <packaging>jar</packaging>
    <!-- 請改為自己項目的name -->
    <name>object-from-json</name>
    <url>https://github.com/zq2599</url>

    <!--不用spring-boot-starter-parent作為parent時的配置-->
    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>

                <version>${springboot.version}</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
        </dependencies>
    </dependencyManagement>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
        </dependency>

        <!-- 不加這個，configuration類中，IDEA總會添加一些提示 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-configuration-processor</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>

            <!-- exclude junit 4 -->
            <exclusions>
                <exclusion>
                    <groupId>junit</groupId>
                    <artifactId>junit</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>

        </dependency>

        <!-- junit 5 -->
        <dependency>
            <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
            <artifactId>junit-jupiter-api</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
            <artifactId>junit-jupiter-engine</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>

        <!-- elasticsearch引入依賴  start -->
        <dependency>
            <groupId>co.elastic.clients</groupId>
            <artifactId>elasticsearch-java</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
            <artifactId>jackson-databind</artifactId>
        </dependency>

        <!-- 使用spring boot Maven插件時需要添加該依賴 -->
        <dependency>
            <groupId>jakarta.json</groupId>
            <artifactId>jakarta.json-api</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <!-- 需要此插件，在執行mvn test命令時才會執行單元測試 -->
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-surefire-plugin</artifactId>
                <version>3.0.0-M4</version>
                <configuration>
                    <skipTests>false</skipTests>
                </configuration>
            </plugin>

            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <excludes>
                        <exclude>
                            <groupId>org.projectlombok</groupId>
                            <artifactId>lombok</artifactId>
                        </exclude>
                    </excludes>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>

        <resources>
            <resource>
                <directory>src/main/resources</directory>
                <includes>
                    <include>**/*.*</include>
                </includes>
            </resource>
        </resources>
    </build>
</project>
  • 是個普通的SpringBoot應用，入口類FromJsonApplication.java如下，非常簡單
package com.bolingcavalry.fromjson;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class FromJsonApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(FromJsonApplication.class, args);
    }
}
  • 然後是連接ES的配置類ClientConfig.java，關於如何連接ES，在《java與es8實戰之四》一文已經詳細說明，不再贅述，直接使用配置類的elasticsearchClient方法創建的ElasticsearchClient對象即可操作ES
@ConfigurationProperties(prefix = "elasticsearch") //配置的首碼
@Configuration
public class ClientConfig {

    @Setter
    private String hosts;

    /**
     * 解析配置的字元串，轉為HttpHost對象數組
     * @return
     */
    private HttpHost[] toHttpHost() {
        if (!StringUtils.hasLength(hosts)) {
            throw new RuntimeException("invalid elasticsearch configuration");
        }

        String[] hostArray = hosts.split(",");
        HttpHost[] httpHosts = new HttpHost[hostArray.length];
        HttpHost httpHost;
        for (int i = 0; i < hostArray.length; i++) {
            String[] strings = hostArray[i].split(":");
            httpHost = new HttpHost(strings[0], Integer.parseInt(strings[1]), "http");
            httpHosts[i] = httpHost;
        }

        return httpHosts;
    }

    @Bean
    public ElasticsearchClient elasticsearchClient() {
        HttpHost[] httpHosts = toHttpHost();
        RestClient restClient = RestClient.builder(httpHosts).build();
        RestClientTransport transport = new RestClientTransport(restClient, new JacksonJsonpMapper());
        // And create the API client
        return new ElasticsearchClient(transport);
    }
}
  • 最後是配置文件application.yml
elasticsearch:
  # 多個IP逗號隔開
  hosts: 127.0.0.1:9200
  • 現在工程已經建好，接下來開始實踐如何通過JSON得到請求對象，通過剛纔對WithJson介面的分析，JSON轉請求對象共有三種方式
  1. ImputStream
  2. JSON字元串
  3. Parse
  • 接下來逐個實踐

第一種：InputStream作為入參

  • 最簡單的方式莫過通過InputStream轉換，InputStream是大家常用到的IO類，相信您已經胸有成竹了，流程如下圖
流程圖 (12)
  • 開始編碼，首先創建一個介面EsService.java，裡面有名為create的方法，這是創建索引用的，入參是索引名和包含有JSON內容的InputStream
public interface EsService {
    /**
     * 以InputStream為入參創建索引
     * @param name 索引名稱
     * @param inputStream 包含JSON內容的文件流對象
     */
    void create(String name, InputStream inputStream) throws IOException;
}
  • 接下來是重點：EsService介面的實現類EsServiceImpl.java，可見非常簡單，只要調用builder的withJson方法，將InputStream作為入參傳入即可
@Service
public class EsServiceImpl implements EsService {

    @Autowired
    private ElasticsearchClient elasticsearchClient;

    @Override
    public void create(String name, InputStream inputStream) throws IOException {
        // 根據InputStrea創建請求對象
        CreateIndexRequest request = CreateIndexRequest.of(builder -> builder
                .index(name)
                .withJson(inputStream));

        elasticsearchClient.indices().create(request);
    }
}
  • 為了驗證EsServiceImpl的create方法，先準備好json文件，文件名為product003.json，完整路徑是：/Users/will/temp/202206/25/product003.json
{
  "settings": {
    "number_of_shards": 3,
    "number_of_replicas": 1
  },
  "mappings": {
    "properties": {
      "name": {
        "type": "keyword",
        "ignore_above": 256
      },
      "description": {
        "type": "text"
      },
      "price": {
        "type": "integer"
      }
    }
  }
}
  • 最後寫一個單元測試類，調用EsServiceImpl的create方法，將product003.json轉成InputStream對象作為其入參，驗證create方法的功能是否符合預期，如下所示，代碼非常簡單
    @Test
    void createByInputStream() throws Exception {
        // 文件名
        String filePath = "/Users/will/temp/202206/25/product003.json";
        // 索引名
        String indexName = "product003";
        // 通過InputStream創建索引
        esService.create(indexName, new FileInputStream(filePath));
    }
  • 運行單元測試代碼，一切正常
image-20220625181209377
  • 用kibana查看product003索引，如下所示，符合預期
image-20220625181448280
  • 再用eshead查看副本和分片，和之前的兩個索引一致
image-20220625181537006

分析Reader類

  • 接下來嘗試WithJson介面的第二個方法
default T withJson(Reader input) {
        JsonpMapper mapper = SimpleJsonpMapper.INSTANCE_REJECT_UNKNOWN_FIELDS;
        return withJson(mapper.jsonProvider().createParser(input), mapper);
    }
  • 先來看看這個Reader的繼承關係，本篇不會詳細分析Reader代碼，咱們重點關註它的兩個比較重要的子類：StringReader和FileReader
image-20220625194541347
  • 接下來先用FileReader作為withJson方法的入參，驗證用文件來創建請求對象，再用StringReader作為withJson方法的入參，驗證用字元串來創建請求對象

第二種：FileReader作為入參

  • 首先，給EsService介面新增一個方法
    /**
     * 以Reader為入參創建索引
     * @param name 索引名稱
     * @param reader 包含JSON內容的文件流對象
     */
    void create(String name, Reader reader) throws IOException;
  • 接下來是重點：EsService介面的實現類EsServiceImpl.java，可見非常簡單，只要調用builder的withJson方法，將Reader作為入參傳入即可
    @Override
    public void create(String name, Reader reader) throws IOException {
        // 根據Reader創建請求對象
        CreateIndexRequest request = CreateIndexRequest.of(builder -> builder
                .index(name)
                .withJson(reader));

        elasticsearchClient.indices().create(request);
    }

  • json文件繼續使用剛纔創建的product003.json文件

  • 單元測試代碼中也增加一個方法，用於驗證剛纔寫的create方法

    @Test
    void createByReader() throws Exception {
        // 文件名
        String filePath = "/Users/will/temp/202206/25/product003.json";
        // 索引名
        String indexName = "product004";

        // 通過InputStream創建索引
        esService.create(indexName, new FileReader(filePath));
    }
  • 接下來是執行單元測試方法，在kibana和eshead上驗證product004索引和之前新建的幾個索引是否一致，這裡就不多占用篇幅了，結論是一模一樣
  • 其實吧，用InputStream或者Reader作為參數，內部實現是一回事，來看看FileReader構造方法的源碼吧，裡面是InputStream
public class FileReader extends InputStreamReader {

    public FileReader(String fileName) throws FileNotFoundException {
        super(new FileInputStream(fileName));
    }

第三種：字元串作為入參

  • 接下來要驗證的是用字元串來創建請求對象，這個比較實用，用字元串創建請求對象，給我們的應用開發提供了很大的自由度，廢話少說，開始寫代碼

  • 首先還是給EsService介面新增一個方法，入參是索引名稱和JSON字元串

    /**
     * 以字元串為入參創建索引
     * @param name 索引名稱
     * @param jsonContent 包含JSON內容的字元串
     */
    void create(String name, String jsonContent) throws IOException;
  • 接下來是重點：EsService介面的實現類EsServiceImpl.java，可見非常簡單，用字元串創建StringReader對象，然後只要調用builder的withJson方法，將StringReader對象作為入參傳入即可
    @Override
    public void create(String name, String jsonContent) throws IOException {
        // 根據Reader創建請求對象
        CreateIndexRequest request = CreateIndexRequest.of(builder -> builder
                .index(name)
                .withJson(new StringReader(jsonContent)));

        elasticsearchClient.indices().create(request);
    }
  • 為了驗證上面的create方法，在單元測試類中新增一個方法來驗證
    @Test
    void createByString() throws Exception {
        // 文件名
        String jsonContent = "{\n" +
                "  \"settings\": {\n" +
                "    \"number_of_shards\": 3,\n" +
                "    \"number_of_replicas\": 1\n" +
                "  },\n" +
                "  \"mappings\": {\n" +
                "    \"properties\": {\n" +
                "      \"name\": {\n" +
                "        \"type\": \"keyword\",\n" +
                "        \"ignore_above\": 256\n" +
                "      },\n" +
                "      \"description\": {\n" +
                "        \"type\": \"text\"\n" +
                "      },\n" +
                "      \"price\": {\n" +
                "        \"type\": \"integer\"\n" +
                "      }\n" +
                "    }\n" +
                "  }\n" +
                "}\n";

        // 索引名
        String indexName = "product005";

        // 通過InputStream創建索引
        esService.create(indexName, jsonContent);
    }
  • 接下來是執行單元測試方法，在kibana和eshead上驗證product004索引和之前新建的幾個索引是否一致，這裡就不多占用篇幅了，結論是一模一樣

第四種：JsonParser和JsonpMapper作為入參

  • 基於JSON創建ES請求對象的最後一種方法如下，入參是JsonParser和JsonpMapper
T withJson(JsonParser parser, JsonpMapper mapper)
  • 前面三種方法，咱們都寫了代碼去驗證，不過最後這種就不寫代碼驗證了，原因很簡單：沒必要，咱們先來看看WithJson介面的源碼
public interface WithJson<T> {

    default T withJson(InputStream input) {
        JsonpMapper mapper = SimpleJsonpMapper.INSTANCE_REJECT_UNKNOWN_FIELDS;
        return withJson(mapper.jsonProvider().createParser(input), mapper);
    }

    default T withJson(Reader input) {
        JsonpMapper mapper = SimpleJsonpMapper.INSTANCE_REJECT_UNKNOWN_FIELDS;
        return withJson(mapper.jsonProvider().createParser(input), mapper);
    }

    T withJson(JsonParser parser, JsonpMapper mapper);
}
  • 可見，前面使用過的withJson(InputStream input)和withJson(Reader input)，其實都是在調用withJson(JsonParser parser, JsonpMapper mapper)，所以，在實際使用中，掌握withJson(InputStream input)和withJson(Reader input)就已經夠用了，如果一定要使用withJson(JsonParser parser, JsonpMapper mapper)，就參考上面的代碼去構造JsonParser即可

代碼和JSON內容混用

  • 有時候用代碼和JSON混合使用來創建請求對象，既能用JSON省去大量代碼工作，又能用代碼保持該有的靈活性，如下所示，查詢用JSON字元串，聚合參數用builder的API生成
Reader queryJson = new StringReader(
    "{" +
    "  \"query\": {" +
    "    \"range\": {" +
    "      \"@timestamp\": {" +
    "        \"gt\": \"now-1w\"" +
    "      }" +
    "    }" +
    "  }" +
    "}");

SearchRequest aggRequest = SearchRequest.of(b -> b
    .withJson(queryJson) 
    .aggregations("max-cpu", a1 -> a1 
        .dateHistogram(h -> h
            .field("@timestamp")
            .calendarInterval(CalendarInterval.Hour)
        )
        .aggregations("max", a2 -> a2
            .max(m -> m.field("host.cpu.usage"))
        )
    )
    .size(0)
);

Map<String, Aggregate> aggs = client
    .search(aggRequest, Void.class) 
    .aggregations();
  • 另外，不光是請求對象，與請求對象有關的實例也能用JSON生成，回顧本文最開始的那段代碼中，構造CreateIndexResponse對象時還要創建Property對象，實際上這個Property是可以通過JSON生成的，參考代碼如下
String json = "{ " +
            "        \"type\": \"text\"," +
            "        \"fields\": {" +
            "          \"some_field\": { " +
            "            \"type\": \"keyword\"," +
            "            \"normalizer\": \"lowercase\"" +
            "          }" +
            "        }" +
            "      }";

        Property p = Property.of(b -> b
            .withJson(new StringReader(json))
        );
  • 至此，基於JSON構造ES請求對象的實戰就完成了，今後在kibana上驗證通過的JSON請求體，可以直接放在代碼中用於使用，這將有效的降低代碼量，也提升了整體可讀性

源碼下載

名稱 鏈接 備註
項目主頁 https://github.com/zq2599/blog_demos 該項目在GitHub上的主頁
git倉庫地址(https) https://github.com/zq2599/blog_demos.git 該項目源碼的倉庫地址，https協議
git倉庫地址(ssh) [email protected]:zq2599/blog_demos.git 該項目源碼的倉庫地址，ssh協議
  • 這個git項目中有多個文件夾，本次實戰的源碼在elasticsearch-tutorials文件夾下，如下圖紅框
    在這裡插入圖片描述
  • elasticsearch-tutorials是個父工程，裡面有多個module，本篇實戰的module是object-from-json，如下圖紅框

image-20220717205709101

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