读IKAnalyzer源码之IK启动

IKAnalyzer非常流行的中文分词器，对中文切词有兴趣的朋友可以看看。

基本所有的框架都分两部分，一是：框架的初始化，也就是框架启动；二是：调用框架，让框架为我们做一些事。我们今天先来看看一下IK的初始化过程。
IKAnalyzer可以说一个非常流行的分词器了，但我觉得IKAnalyzer的代码写一般。

废话就不多说了，直接看源码吧。IKAnalyzer挂在Google上，直接到google下就好了，文档之类的都很全。

假设1，你用过IKAnalyzer，对IKAnalyzer有了解。或者，你想了解分词器。
假设2，你已经下到源码，建了一个Java SE的项目。

假如，如果你满足两个假设，那就一起来读读IKAnalyzer的源码吧。


新建一个类，主方法的内容如下：

public static void main(String[] args){  
    IKSegmenter seg = new IKSegmenter(new StringReader("中国人民"), true);  
    try {  
        Lexeme lex = seg.next();  
        while(lex != null){  
            System.out.println(lex);  
            lex = seg.next();  
        }  
    } catch (IOException e) {  
        e.printStackTrace();  
    }  
}  

PS：我们从IKSegment而不是从IKAnalyzer开始，如果从IKAnalyzer这个类开始，那么我们需要再加入Lucene3.1以上（Lucene4.0以下）的包。而且，基本都上Lucene的内容，暂时不关注，可以自行了解。


强调一下，IKAnalyzer的作者非常有心，看过源码的朋友应该知道，他注释很多。先赞一个。


从IKSegment的构造方法进来，

/** 
 * IK分词器构造函数 
 * @param input  
 * @param useSmart 为true，使用智能分词策略 
 *  
 * 非智能分词：细粒度输出所有可能的切分结果 
 * 智能分词： 合并数词和量词，对分词结果进行歧义判断 
 */  
public IKSegmenter(Reader input , boolean useSmart){  
    this.input = input;  
    this.cfg = DefaultConfig.getInstance();  
    this.cfg.setUseSmart(useSmart);  
    this.init();  
}  

首先看 DefaultConfig.getInstance() 里面是这样的：

/** 
 * 返回单例 
 * @return Configuration单例 
 */  
public static Configuration getInstance(){  
    return new DefaultConfig();  
}  

由于IKSegment的初始化实际上是IK自己做的，在IKTokenizer。因此，这种写法完全没有问题，它初始化次数绝对是串行。假如，我说假如哈。假如这个东西是并行，这个单例的写法就不合适了，会造成多次初始化。有兴趣的话要以比对着Dictionary.initial(this.cfg)看。当然，这不是我们今天关注的内容。
同时这个地方做资源初始化，也就是解析配置文件，有兴趣的朋友可以看看。


进到 this.init() 方法，代码也是中规中矩的没什么难点，但这是我们今天的关注点。从代码上可以看到，首先初始化了词典，然后初始化分词环境，……

/** 
 * 初始化 
 */  
private void init(){  
    //初始化词典单例  
    Dictionary.initial(this.cfg);  
    //初始化分词上下文  
    this.context = new AnalyzeContext(this.cfg);  
    //加载子分词器  
    this.segmenters = this.loadSegmenters();  
    //加载歧义裁决器  
    this.arbitrator = new IKArbitrator();  
} 

在词典的初始化过程，

   

/** 
     * 加载主词典及扩展词典 
     */  
    private void loadMainDict(){  
        //建立一个主词典实例  
        _MainDict = new DictSegment((char)0);  
        //读取主词典文件  
        InputStream is = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(cfg.getMainDictionary());  
        if(is == null){  
            throw new RuntimeException("Main Dictionary not found!!!");  
        }  
          
        try {  
            // 这里转码，原因是我们的词典都是UTF-8，但运行环境不一定。  
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is , "UTF-8"), 512);  
            String theWord = null;  
            do {  
                //到了这里，我建议大家先看一目词典文件（/src/org/wltea/analyzer/dic/main2012.dic）。现在，我们基本了解词典文件是怎么样的了。因此，你也就知道，它为什么是一行一行读取的了。  
                theWord = br.readLine();  
                if (theWord != null && !"".equals(theWord.trim())) {  
                    // toLowerCase()是规范化，毕竟索引不分大小写。  
                    _MainDict.fillSegment(theWord.trim().toLowerCase().toCharArray());  
                }  
            } while (theWord != null);  
        ｝  
        ……  
    ｝   

 

我觉得这段，如果按下来这么写兴许更好一些，你们觉得呢。

String theWord = br.readLine();  
while(theWord != null){  
    if(!theWord.trim().isEmpty()){  
        _MainDict.fillSegment(theWord.trim().toLowerCase().toCharArray());  
    }  
}  

由_MainDict.fillSegment(theWord.trim().toLowerCase().toCharArray());进来，历经千辛万苦来到这里。下面的代码可以谓重中之得哈。有一个数据结构叫，字典树。不管你知不知道，它都在下面了。这里简单说一下吧，详情请登陆www.baidu.com。


字典树，跟什么B树啊、B+树啊、B-树都差不多，因此跟二叉树不大一样。它是这样的，它广度不定，小于字典字数（“一二三一”算三个字）。然后，节点带有一个状态，即是不是完整词、词性之类的。


最最重要的一点，它的字必须是重复引用的。即有一个拥有字典全部单字的集合。比如，对一个英文字词，它有一个集合放里26个字母，然后所有的节点的都从这个集合引用，从而降低内存的开销。


也就是说，它一棵广度不定、深度不定，并引用来自同一集合的对象的树。我能说的，这就这么多了，剩下的交给百度吧。


看一下下面的代码，也都比较简单，就是字典树的实现。

private synchronized void fillSegment(char[] charArray , int begin , int length , int enabled){  
    // 装箱，然后获取字典表中的文字对象  
    Character beginChar = new Character(charArray[begin]);  
    Character keyChar = charMap.get(beginChar);  
      
    //字典中没有该字，则将其添加入字典表  
    if(keyChar == null){  
        charMap.put(beginChar, beginChar);  
        keyChar = beginChar;  
    }   

     
    //搜索当前节点的存储，查询对应keyChar的keyChar，如果没有则创建。如：已有“中国”，再来一个“中国人”的时候，它首先发现“中”已存在，那就直接，一点也不客气。若没有，那只能创建了。 
   

DictSegment ds = lookforSegment(keyChar , enabled);  
    if(ds != null){  
        //处理keyChar对应的segment  
        if(length > 1){  
            //词元还没有完全加入词典树  
            ds.fillSegment(charArray, begin + 1, length - 1 , enabled);  
        }else if (length == 1){  
            //已经是词元的最后一个char,设置当前节点状态为enabled，  
            //enabled=1表明一个完整的词，enabled=0表示从词典中屏蔽当前词  
            ds.nodeState = enabled;  
        }  
    }  
} 

这段代码非常坑爹，但能提高效率。从这里可以知道，作者在效率方面下很大的功夫。有得有失，因此代码很复杂。中心思想是数组的效率比集合框架的效率高。具体是这样的，当前节点的宽度不大于ARRAY_LENGTH_LIMIT（默认是3）时，用数组来存；当宽度大于时，用HashMap来存。

/** 
* 查找本节点下对应的keyChar的segment    
*  
* @param keyChar 
* @param create  =1如果没有找到，则创建新的segment ; =0如果没有找到，不创建，返回null 
* @return 
*/  
rivate DictSegment lookforSegment(Character keyChar ,  int create){  
  
DictSegment ds = null;  
  
if(this.storeSize <= ARRAY_LENGTH_LIMIT){  
    //获取数组容器，如果数组未创建则创建数组  
    DictSegment[] segmentArray = getChildrenArray();              
    //搜寻数组  
    DictSegment keySegment = new DictSegment(keyChar);  
    int position = Arrays.binarySearch(segmentArray, 0 , this.storeSize, keySegment);  
    if(position >= 0){  
        ds = segmentArray[position];  
    }  
  
    //遍历数组后没有找到对应的segment  
    if(ds == null && create == 1){  
        ds = keySegment;  
        if(this.storeSize < ARRAY_LENGTH_LIMIT){  
            //数组容量未满，使用数组存储  
            segmentArray[this.storeSize] = ds;  
            //segment数目+1  
            this.storeSize++;  
            Arrays.sort(segmentArray , 0 , this.storeSize);  
              
        }else{  
            //数组容量已满，切换Map存储  
            //获取Map容器，如果Map未创建,则创建Map  
            Map<Character , DictSegment> segmentMap = getChildrenMap();  
            //将数组中的segment迁移到Map中  
            migrate(segmentArray ,  segmentMap);  
            //存储新的segment  
            segmentMap.put(keyChar, ds);  
            //segment数目+1 ，  必须在释放数组前执行storeSize++ ， 确保极端情况下，不会取到空的数组  
            this.storeSize++;  
            //释放当前的数组引用  
            this.childrenArray = null;  
        }  
    }             
      
}else{  
    //获取Map容器，如果Map未创建,则创建Map  
    Map<Character , DictSegment> segmentMap = getChildrenMap();  
    //搜索Map  
    ds = (DictSegment)segmentMap.get(keyChar);  
    if(ds == null && create == 1){  
        //构造新的segment  
        ds = new DictSegment(keyChar);  
        segmentMap.put(keyChar , ds);  
        //当前节点存储segment数目+1  
        this.storeSize ++;  
    }  
}  
  
  
return ds; 

接下来，还会加载量词词典及扩展词典，内容基本一样，自己看看就好了。整个过程也就优化这个位置有复杂，其它都还好，主要是要知道作者为什么要用先数组再用集合，这个地方清楚了，也就没啥问题。
后续，作者在用数组装的时候，用了折半搜索。我个人觉得，你竟然用了“折半查找”，为什么要长度设为3呢？这样首配对元素1，再配对元素2，最后配对元素3，对吧？而我们顺序查找也是这样的，所以我觉得这个参数值不大合理。或许作者有其它想法，我还没有参悟。

字典加载完了，回到IKSegmenter#init()继续下一步，即是初始化上下文环境。这个环境，分词器分词的环境，它提供分词基本条件和记录着分词状态。比如，需要分词的东西、分好词的词片、分词进到哪个位置等等等
。对上下文有兴趣的可以看看。