安全开发第二讲-如何实现敏感词组的快速匹配

敏感词词组的例子模式

今天&早上&吃饭

词组模式可以将句子匹配词组化，从而减少纯句子匹配带来的漏报

设待检测文本的大小为分词之后存在500个词语

假如你手上有百万级的检测词组库，你能想到哪些方案快速检测（1秒内响应）？

1、set集合
首先我们来想一想集合是否可行，首先我们可以将词组通过&拆分，然后形成词语，每个词组是由多个词语构成的

AA&BB&CC => AA BB CC

拆分之后的词语对象应该至少包含两个属性：词语名+词语所在的词组id列表，这样的对应关系需要额外的结构来存储。然后百万级的词库将产生百万级的对象（有多少个词就会产生多少个这样的对象），然后我们把这些词语全部存储到一个set集合中。我们知道，在Java8中，HashSet是基于HashMap实现的，而HashMap是基于链表+红黑树实现的，初始时，HashMap内部是链表的结构，当达到一定阈值的时候，就会转成红黑树来存储节点。同时，HashMap为了减少碰撞率，需要通过荷载因子进行扩容（即达到多少的荷载就进行一次扩容），当HashMap中存储的节点越多，扩容带来的影响就越大。在我们的场景中，如果让一个HashMap去存储百万级的对象，暂且不考虑是否会出现OOM或者栈溢出。光是每次扩容带来的影响就很头大了。

集合的平均查找时间复杂度是O(Logn)，对于百万级，也就是说一个词语需要查询6-7次，然后再从词语名->词语所在的词组id列表的对应关系中取出(一般使用hashMap存储)，也需要6-7次查询。也就是说，一个词语需要12-14次左右的查询。一篇文章大约一共需要12*500=6000次匹配，存储方面需要使用HashSet存储词，用HashMap存储词语和其所在id列表对应关系。

看起来这样的结果却是还是可以令人接受的，那么你还可以提出别的方法吗？

2、Trie树
和上面一样，词组需要进行拆分

AA&BB&CC&AAB => AA BB CC AAB

trie树的每个节点都是一个字儿，对于 AA 和 AAB这两个词，最终的结构将是 root->A->A->B，其中在B和第二个A里面会标记为词语结束节点。每个处于结束位置的节点需要指定当前词组的id，从而形成所属的id列表。在百万级的词库下，我们需要拆分出每个词，也就是节点数大约是3*n（n为词库的大小），不需要额外的其他存储。从查询角度出发，对于一个词，只需要拆分为字序，然后按照顺序匹配即可，如果匹配不到，说明该词不在当前Trie树中，如果匹配结束，但是末尾节点在当前Trie树中不是结尾字符，那么也判定为结果不存在，时间复杂度为O(e),e为词语的长度。可见，Trie树的时间复杂度非常低，完全是依靠空间换时间的方法，在我们的开发应用环境中，内存等物理资源往往都是比较大的，节约时间，提高效率是每一个api提供者必要的修行。

以java为例，我们可以使用apache的包来实现这样的功能

<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-collections4</artifactId>
    <version>4.4</version>
</dependency>

这个包里面主要是一些Java容器的衍生实现，包含Trie树的实现，Trie树的实现并不复杂，但是有包可用何乐而不为？自己实现Trie树，无外乎包含建树，增加节点，删除节点等方法。

关于敏感词词库修改同步的问题，只需要写一个CAS定期轮询数据库即可，也就是在固定的时间内定期去重建这棵Trie树就行了，如何规避由于重建树，同时又有大量的查询请求，从而造成不一致的情况？解决方案就是不考虑这样的场景，在敏感词检测的场景中，由于对检测结果（相对于旧词库）的检测时效性要求不高，所以我们完全可以忽略。