本文以Elasticsearch 6.8.4版本为例，介绍Elasticsearch嵌套文档的使用。

最近一段时间都在搞Elasticsearch搜索相关的工作，总结一下搜索知识点供大家参考。

在Elasticsearch取消了多个索引内创建多个type的机制，由于场景需要，所以调研了嵌套文档和父子文档

以文章和文章留言为例，嵌套文档都在一个文档内，而父子文档则分开存储了父文档与子文档，本文我们来学习嵌套文档的使用。

1、嵌套文档

嵌套文档看似与文档内有一个集合字段类似，但是实则有很大区别，以上面图中嵌套文档为例，留言1，留言2，留言3虽然都在当前文章所在的文档内，但是在内部其实存储为4个独立文档，如下图所示。

同时，嵌套文档的字段类型需要设置为nested，设置成nested后的不能被直接查询，需要使用nested查询，这里不做具体介绍，详细查看1.2。

1.1 创建索引

接下来，介绍一下如何创建嵌套文档索引，比如有这样的数据，如下：

{
  "title": "这是一篇文章",
  "body":  "这是一篇文章，从哪里说起呢？ ... ...",
  "comments": [ 
    {
      "name":    "张三",
      "comment": "写的不错",
      "age":     28,
      "date":    "2020-05-04"
    },
    {
      "name":    "李四",
      "comment": "写的很好",
      "age":     20,
      "date":    "2020-05-04"
    },
    {
      "name":    "王五",
      "comment": "这是一篇非常棒的文章",
      "age":     31,
      "date":    "2020-05-01"
    }
  ]
}

创建索引名和type均为blog的索引，其中comments字段为嵌套文档类型，需要将type设置为nested，其余都是一些正常的字段，创建索引语句如下：

PUT http://localhost:9200/blog/

{
  "mappings": {
    "blog": {
      "properties": {
        "comments": {
          "type": "nested",
          "properties": {
            "date": {
              "type": "date"
            },
            "name": {
              "type": "text",
              "fields": {
                "keyword": {
                  "type": "keyword"
                }
              }
            },
            "comment": {
              "type": "text",
              "fields": {
                "keyword": {
                  "type": "keyword"
                }
              }
            },
            "age": {
              "type": "long"
            }
          }
        },
        "body": {
          "type": "text",
          "fields": {
            "keyword": {
              "type": "keyword"
            }
          }
        },
        "title": {
          "type": "text",
          "fields": {
            "keyword": {
              "type": "keyword"
            }
          }
        }
      }
    }
  }
}

如下图所示

1.2 插入数据

将1.1中示例的数据插入blog索引，对嵌套文档来说，插入没什么特别的，如下:

PUT http://localhost:9200/blog/blog/1/

{
    "title":"这是一篇文章",
    "body":"这是一篇文章，从哪里说起呢？ ... ...",
    "comments":[
        {
            "name":"张三",
            "comment":"写的不错",
            "age":28,
            "date":"2020-05-04"
        },
        {
            "name":"李四",
            "comment":"写的很好",
            "age":20,
            "date":"2020-05-04"
        },
        {
            "name":"王五",
            "comment":"这是一篇非常棒的文章",
            "age":31,
            "date":"2020-05-01"
        }
    ]
}

如图所示：

1.3 查询

在前面说到，使用嵌套文档时，直接查询nested文档时查询不到的，这里试一下，先查询一下根文档的内容（文章内容），查询title包含‘文章’的内容：

POST http://localhost:9200/blog/blog/_search/

{
  "query": {
    "bool": {
      "filter": [
        {
          "bool": {
            "must": [
              {
                "match_phrase": {
                  "title": {
                    "query": "文章"
                  }
                }
              }
            ]
          }
        }
      ]
    }
  }
}

Elasticsearch-Head，如下图所示

接下来我们查询一下，留言中name为张三的数据，查询如下：

{
  "query": {
    "bool": {
      "filter": [
        {
          "bool": {
            "must": [
              {
                "match_phrase": {
                  "comments.name": {
                    "query": "张三"
                  }
                }
              }
            ]
          }
        }
      ]
    }
  }
}

Elasticsearch-Head 如下图所示

这里举例，我们要查询title中包含‘文章’且留言name中包含‘张三’的数据，使用如下查询：

POST http://localhost:9200/blog/blog/_search/

{
  "query": {
    "bool": {
      "must": [
        {
          "match": {
            "title": "文章"
          }
        },
        {
          "nested": {
            "path": "comments",
            "query": {
              "bool": {
                "must": [
                  {
                    "match": {
                      "comments.name": "张三"
                    }
                  }
                ]
              }
            }
          }
        }
      ]
    }
  }
}

Elasticsearch-Head 如下图所示

其实从查询语句中可以看出，nested中查询的是嵌套文档的内容，语法与正常查询时一致。

使用嵌套文档时，文档的分数计算需要注意，参考官方文档的描述：

nested 查询肯定可以匹配到多个嵌套的文档。每一个匹配的嵌套文档都有自己的相关度得分，但是这众多的分数最终需要汇聚为可供根文档使用的一个分数。

默认情况下，根文档的分数是这些嵌套文档分数的平均值。可以通过设置 score_mode 参数来控制这个得分策略，相关策略有 avg (平均值), max (最大值), sum (加和) 和 none (直接返回 1.0 常数值分数)。

1.4 排序

可能有一些场景需要按照嵌套文档的字段记性排序，举例：

为了符合上述场景，新增两条数据：

PUT http://localhost:9200/blog/blog/2/

{
  "title": "这是一篇文章2",
  "body":  "这是一篇文章2，从哪里说起呢？ ... ...",
  "comments": [ 
    {
      "name":    "张三",
      "comment": "写的不错",
      "age":     28,
      "date":    "2020-05-11"
    },
    {
      "name":    "李四",
      "comment": "写的很好",
      "age":     20,
      "date":    "2020-05-16"
    },
    {
      "name":    "王五",
      "comment": "这是一篇非常棒的文章",
      "age":     31,
      "date":    "2020-05-01"
    }
  ]
}

PUT http://localhost:9200/blog/blog/3/

{
  "title": "这是一篇文章3",
  "body":  "这是一篇文章3，从哪里说起呢？ ... ...",
  "comments": [ 
    {
      "name":    "张三",
      "comment": "写的不错",
      "age":     28,
      "date":    "2020-05-03"
    },
    {
      "name":    "李四",
      "comment": "写的很好",
      "age":     20,
      "date":    "2020-05-20"
    },
    {
      "name":    "王五",
      "comment": "这是一篇非常棒的文章",
      "age":     31,
      "date":    "2020-05-01"
    }
  ]
}

查询title中包含‘文章’且留言name中包含‘张三’，并且按照留言date字段倒序排序，查询语句如下：

{
  "query": {
    "bool": {
      "must": [
        {
          "match": {
            "title": "文章"
          }
        },
        {
          "nested": {
            "path": "comments",
            "query": {
              "bool": {
                "must": [
                  {
                    "match": {
                      "comments.name": "张三"
                    }
                  }
                ]
              }
            }
          }
        }
      ]
    }
  },
  "sort": {
    "comments.date": {
      "order": "desc",
      "mode": "max",
      "nested_path": "comments",
      "nested_filter": {
        "bool": {
          "must": [
            {
              "match": {
                "comments.name": "张三"
              }
            }
          ]
        }
      }
    }
  }
}

需要注意的是，在sort内，又添加了nested_filter来过滤一遍上面嵌套文档的查询条件，原因是这样的，在嵌套文档查询排序时是先按照条件进行查询，查询后再进行排序，那么可能由于数据的原因，导致排序的字段不是按照匹配上的数据进行排序，比如这是本文正确的结果，如下图所示（为了方便查看，使用图表展示的数据）。

如果我们去掉nested_filter，在查询，由于文章3中李四评论的日期是20号，导致这条记录排在了最前面，这就是为什么使用nested_filter的原因，查询结果如下：

1.5 聚合

聚合的场景可能也比较常见，其实熟悉上面嵌套文档的使用的话，对聚合文档使用难度应该也不大，

新增一条数据：

PUT http://localhost:9200/blog/blog/4/

{
  "title": "这是一篇文章4",
  "body":  "这是一篇文章4，从哪里说起呢？ ... ...",
  "comments": [ 
    {
      "name":    "张三",
      "comment": "写的不错",
      "age":     28,
      "date":    "2020-03-03"
    },
    {
      "name":    "李四",
      "comment": "写的很好",
      "age":     20,
      "date":    "2020-04-20"
    },
    {
      "name":    "王五",
      "comment": "这是一篇非常棒的文章",
      "age":     31,
      "date":    "2020-06-01"
    }
  ]
}

举例：需要查询每个月评论人数的平均数，查询语句如下：

POST http://localhost:9200/blog/blog/_search/

{
  "size": 0,
  "aggs": {
    "comments": {
      "nested": {
        "path": "comments"
      },
      "aggs": {
        "by_month": {
          "date_histogram": {
            "field": "comments.date",
            "interval": "month",
            "format": "yyyy-MM"
          },
          "aggs": {
            "avg_stars": {
              "avg": {
                "field": "comments.age"
              }
            }
          }
        }
      }
    }
  }
}

结果如下图所示：

1.6 使用建议

• 正如本文所说，嵌套文档中，所有内容都在同一个文档内，这就导致嵌套文档进行增加、修改或者删除时，整个文档都要重新被索引。嵌套文档越多，这带来的成本就越大。当时就是由于这个原因，最终没有选择使用嵌套文档。
• 嵌套文档的分数计算问题需要注意，可以参考本文1.3最后部分。