面试题：ElasticSearch 中如何通过过滤器实现范围条件过滤及其原理

Question

在 ElasticSearch 中，假设你有一个存储商品价格的索引，现在要筛选出价格在100到500之间的商品文档，描述使用过滤器实现此范围条件过滤的具体步骤，并简要阐述其背后的实现原理。

Answer 1

具体步骤

1. 构建查询请求体：使用 Elasticsearch 的查询 DSL（Domain Specific Language）来构造查询。在 query 部分使用 bool 查询，因为 bool 查询可以组合多个子查询条件，在 filter 子句中设置范围过滤条件。 示例如下：

{
    "query": {
        "bool": {
            "filter": [
                {
                    "range": {
                        "price": {
                            "gte": 100,
                            "lte": 500
                        }
                    }
                }
            ]
        }
    }
}

在上述示例中，假设商品价格字段名为 price，gte 表示大于等于（greater than or equal to），lte 表示小于等于（less than or equal to）。

2. 发送请求：通过 Elasticsearch 的客户端（如 Elasticsearch 的 REST API 客户端、官方提供的各种语言的客户端等）将构建好的查询请求发送到 Elasticsearch 集群。

实现原理

1. 倒排索引：Elasticsearch 使用倒排索引结构。对于每个字段值，倒排索引会记录包含该值的文档列表及相关位置信息。在范围过滤时，Elasticsearch 会利用倒排索引快速定位符合条件的文档。
2. 过滤执行：filter 子句中的范围过滤条件不会像 query 子句那样计算相关性分数。Elasticsearch 会在倒排索引中查找满足价格范围的文档集合。它会遍历索引数据结构，从索引中直接获取符合 price 字段值在 100 到 500 之间的文档 ID 列表。这种过滤操作通常会被缓存，以便后续相同的过滤请求可以直接使用缓存结果，从而提高查询效率。与 query 子句相比，filter 子句更侧重于数据筛选，性能更高，适合用于不影响文档相关性分数的纯过滤场景，如按价格范围筛选商品文档。