MySQL 实现附近人功能纯属学习,并不好用,推荐使用 Search,方案对比:
方案 |
优势 |
缺点 |
Mysql外接正方形 |
逻辑清晰,实现简单,支持多条件筛选 |
效率较低,不适合大数据量,不支持按距离排序 |
Mysql+Geohash |
借助索引有效提高效率,支持多条件筛选 |
不支持按距离排序,存在数据库瓶颈 |
Redis+Geohash |
效率高,集成便捷,支持距离排序 |
不适合复杂对象存储,不支持多条件查询 |
ElasticSearch |
集成了 Redis 和 MySQL 的有点既可以条件筛选,距离排序,也可以复杂对象的存储 |
|
MySQL依然可以实现附近的人的功能,两种方案,
方案一:Mysql+外接正方形
实现思路:
以当前用户为圆心,以给定距离为半径画圆,那么在这个圆内的所有用户信息就是符合结果的信息,直接检索圆内的用户坐标难以实现,
我们可以通过获取这个圆的外接正方形。
通过外接正方形,获取经度和纬度的最大最小值,根据最大最小值可以将坐标在正方形内的用户信息搜索出来。
此时在外接正方形中不属于圆形区域的部分就属于多余的部分,这部分用户信息距离当前用户(圆心)的距离必定是大于给定半径的,
故可以将其剔除,最终获得指定范围内的附近的人
存储经纬度坐标用的数类型:数据类型为double(10,6)
将地理位置的经度、纬度 分开存储在数据库中:
根据定位中心和半径范围,得出经度的最大值最小值,纬度的最大值最小值,即一个正方形范围,得到范围内的对象集合,
再遍历对象集合,分别计算每个对象的距离是否满足距离小于等于半径,过滤掉不满足条件的对象,即可实现附近的人
求距离 S 半径内的对象时有一部分对象时在圆之外的四个三角区域,若换个思路,求S1 半径范围内的对象
这样得到的对象就都是范围内的对象,若 S1 范围内的对象不够再查找 S 范围的对象进行过滤
计算给定中心坐标,半径范围内的经纬度范围(单位需要统一,用米/或者KM都可以)
public class GeoUtils { //地球半径(米) private static final double EARTH_RADIUS = 6371000d; //弧度 public static final double RADIANS_TO_DEGREES = 180 / Math.PI; public static final double DEGREES_TO_RADIANS = Math.PI / 180; /** * 根据中心点经纬度,计算半径范围内的经纬度范围 * * @param centerLon 中心点经度 * @param centerLat 中心点纬度 * @param dist 半径范围(米) * @return */ public static Map<String, Double> findPosition(double centerLon, double centerLat, double dist) { //先计算查询点的经纬度范围 double lonRad = 2 * Math.asin(Math.sin(dist / (2 * EARTH_RADIUS)) / Math.cos(centerLat * Math.PI / 180)); //角度转为弧度 lonRad = lonRad * RADIANS_TO_DEGREES; double latRad = dist / EARTH_RADIUS; latRad = latRad * 180 / Math.PI; //经度最小值 double minLon = centerLon - lonRad; //经度最大值 double maxLon = centerLon + lonRad; //纬度最小值 double minLat = centerLat - latRad; //纬度最大值 double maxLat = centerLat + latRad; HashMap<String, Double> geoMap = new HashMap<>(); geoMap.put("minLat", minLat); geoMap.put("maxLat", maxLat); geoMap.put("minLon", minLon); geoMap.put("maxLon", maxLon); return geoMap; } /** * 求地球表面两点间的距离 * * @param centerLon 中心点经度 * @param centerLat 中心点纬度 * @param targetLon 目标经度 * @param targetLat 目标纬度 * @return */ public static double getDistance(double centerLon, double centerLat, double targetLon, double targetLat) { //计算中心点经纬度弧度 double centerLonRad = centerLon * DEGREES_TO_RADIANS; double centerLatRad = centerLat * DEGREES_TO_RADIANS; //计算目标点经纬度弧度 double targetLonRad = targetLon * DEGREES_TO_RADIANS; double targetLatRad = targetLat * DEGREES_TO_RADIANS; //计算经纬度的差 double diffX = Math.abs(centerLonRad - targetLonRad); double diffY = Math.abs(centerLatRad - targetLatRad); //计算正弦 double hsinX = Math.sin(diffX / 2); double hsinY = Math.sin(diffY / 2); //计算余弦 double centerLatRad_cos = Math.cos(centerLatRad); double targetLatRad_cos = Math.cos(targetLatRad); double h = power(hsinY, 2) + (centerLatRad_cos * targetLatRad_cos * power(hsinX, 2)); //两点的距离 double dist = EARTH_RADIUS * 2 * Math.atan2(Math.sqrt(h), Math.sqrt(1 - h)); return dist; } /** * 经纬度剔除小数点(直接剔除不舍入),保留6位 * * @param number 经度/纬度 * @return */ public static Double geoRound6Pla(Double number) { BigDecimal numDigd = new BigDecimal(number); number = numDigd.setScale(6, BigDecimal.ROUND_DOWN).doubleValue(); return number; } public static void main(String[] args) { //中心点经纬度 double x1 = 102.604646; double y1 = 24.239485; //目标点经纬度 double x2 = 103.634895; double y2 = 24.778173; Map<String, Double> position = GeoUtils.findPosition(x1, y1, 130000 ); double distance = GeoUtils.getDistance(x1, y1, x2, y2); System.out.println(position); System.out.println(distance); } }
打印:
{ minLon=101.32248517333221, maxLat=25.40860308769435, minLat=23.070366912305648, maxLon=103.8868068266678 } 120220.59030376052
使用示例
Long distance = NOTICE_DISTANCE; publishNotice.setGeoLat(null); publishNotice.setGeoLon(null); Map<String, Double> geoMap = GeoUtils.findPosition(X, Y, distance); Double minLat = geoMap.get("minLat"); Double maxLat = geoMap.get("maxLat"); Double minLon = geoMap.get("minLon"); Double maxLon = geoMap.get("maxLon"); //保留6位小数点(尽量取多的小数点,保证计算精度) minLat = GeoUtils.geoRound6Pla(minLat); maxLat = GeoUtils.geoRound6Pla(maxLat); minLon = GeoUtils.geoRound6Pla(minLon); maxLon = GeoUtils.geoRound6Pla(maxLon); //组装SQL语句 query.between("geo_lon", minLon, maxLon) .between("geo_lat", minLat, maxLat); iPage = page(page, query); noticeList = iPage.getRecords(); noticeList = this.distFilter(noticeList, X, Y, distance); }
过滤距离超过指定距离的
/** * 计算距离,过滤超出距离范围的元素 * * @param noticeList 通告集合 * @param centerLon 中心位置经度 * @param centerLat 中心位置纬度 * @param distance 距离半径 */ private List<PublishNotice> distFilter(List<PublishNotice> noticeList, Double centerLon, Double centerLat, Long distance) { noticeList = noticeList.parallelStream() .map(notice -> { Double geoLon = notice.getGeoLon(); Double geoLat = notice.getGeoLat(); double dist = GeoUtils.getDistance(centerLon, centerLat, geoLon, geoLat); notice.setDistance(Math.round(dist)); return notice; }).filter(notice -> notice.getDistance() <= distance) .sorted(Comparator.comparing(PublishNotice::getDistance)) .collect(Collectors.toList()); return noticeList; }
使用框架依赖不用自己写计算工具类:
在实现附近的人搜索中,需要根据位置经纬度点,进行一些距离和范围的计算,比如求球面外接正方形的坐标点,球面两坐标点的距离等,可以引入Spatial4j 库。
<dependency> <groupId>com.spatial4j</groupId> <artifactId>spatial4j</artifactId> <version>0.5</version> </dependency>
建表举例:
CREATE TABLE `user` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `name` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '名称', `longitude` double DEFAULT NULL COMMENT '经度', `latitude` double DEFAULT NULL COMMENT '纬度', `create_time` datetime DEFAULT NULL ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间', PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;
public class User { private int id; private String name; private double longitude;//经度, private double latitude;//纬度, private LocalDateTime createTime;//创建时间, }
Controller方法
public class GeoTestController { private SpatialContext spatialContext = SpatialContext.GEO; /** * 获取附近x米的人 * * @param distance 距离范围 单位km * @param userLng 当前经度 * @param userLat 当前纬度 * @return json */ @GetMapping("/nearby") public String nearBySearch(@RequestParam("distance") double distance, @RequestParam("userLng") double userLng, @RequestParam("userLat") double userLat) { //1.获取外接正方形 Rectangle rectangle = getRectangle(distance, userLng, userLat); //2.获取位置在正方形内的所有用户 List<User> users = userMapper.selectUser(rectangle.getMinX(), rectangle.getMaxX(), rectangle.getMinY(), rectangle.getMaxY()); //3.剔除半径超过指定距离的多余用户 users = users.stream() .filter(a -> getDistance(a.getLongitude(), a.getLatitude(), userLng, userLat) <= distance) .collect(Collectors.toList()); return JSON.toJSONString(users); } /** * 中心坐标和半径距离,获取方形经纬度范围 * * @param distance 距离半径 * @param lon 经度 * @param lat 纬度 * @return */ private Rectangle getRectangle(double distance, double lon, double lat) { Rectangle rectangle = spatialContext.getDistCalc() .calcBoxByDistFromPt(spatialContext.makePoint(lon, lat), distance * DistanceUtils.KM_TO_DEG, spatialContext, null); return rectangle; } }
Mapper文件的SQL语句:
<select id="selectUser" resultMap="BaseResultMap"> SELECT * FROM user WHERE 1=1 and (longitude BETWEEN ${minlng} AND ${maxlng}) and (latitude BETWEEN ${minlat} AND ${maxlat}) </select>
方案二:Mysql+geohash
引入了geohash算法,同时在查询上借助索引
geohash被广泛应用于位置搜索类的业务中,本文不对它进行展开说明,有兴趣的同学可以看一下这篇博客: https://www.cnblogs.com/LBSer/p/3310455.html
GeoHash算法将经纬度坐标点编码成一个字符串,距离越近的坐标,转换后的geohash字符串越相似,例如下表数据:
用户 |
经纬度 |
Geohash字符串 |
小明 |
116.402843,39.999375 |
wx4g8c9v |
小华 |
116.3967,39.99932 |
wx4g89tk |
小张 |
116.40382,39.918118 |
wx4g0ffe |
其中根据经纬度计算得到的geohash字符串,不同精度(字符串长度)代表了不同的距离误差。具体的不同精度的距离误差可参考下表:
geohash码长度 |
宽度 |
高度 |
1 |
5,009.4km |
4,992.6km |
2 |
1,252.3km |
624.1km |
3 |
156.5km |
156km |
4 |
39.1km |
19.5km |
5 |
4.9km |
4.9km |
6 |
1.2km |
609.4m |
7 |
152.9m |
152.4m |
8 |
38.2m |
19m |
9 |
4.8m |
4.8m |
10 |
1.2m |
59.5cm |
11 |
14.9cm |
14.9cm |
12 |
3.7cm |
1.9cm |
实现思路:
计算两点之间距离,对于超出距离的数据进行剔除。
建表结构:
CREATE TABLE `user_geohash` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `name` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '名称', `longitude` double DEFAULT NULL COMMENT '经度', `latitude` double DEFAULT NULL COMMENT '纬度', `geo_code` varchar(64) DEFAULT NULL COMMENT '经纬度所计算的geohash码', `create_time` datetime DEFAULT NULL ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间', PRIMARY KEY (`id`), KEY `index_geo_hash` (`geo_code`) ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;
Java Bean
public class UserGeohash { private int id; private String name; private double longitude;//经度, private double latitude;//纬度, private String geoCode; private LocalDateTime createTime;//创建时间, }
控制层
public class GeoHashController { private SpatialContext spatialContext = SpatialContext.GEO; /*** * 添加用户 * @return */ @PostMapping("/addUser") public boolean add(@RequestBody UserGeohash user) { //默认精度12位 String geoHashCode = GeohashUtils.encodeLatLon(user.getLatitude(), user.getLongitude()); return userGeohashService.save(user.setGeoCode(geoHashCode), user.setCreateTime(LocalDateTime.now())); } /** * 获取附近指定范围的人 * * @param distance 距离范围 单位km * @param len geoHash的精度 * @param userLng 当前经度 * @param userLat 当前纬度 * @return json */ @GetMapping("/nearby") public String nearBySearch(@RequestParam("distance") double distance, @RequestParam("len") int len, @RequestParam("userLng") double userLng, @RequestParam("userLat") double userLat) { //1.根据要求的范围,确定geoHash码的精度,获取到当前用户坐标的geoHash码 String geoHashCode = GeohashUtils.encodeLatLon(userLat, userLng, len); QueryWrapper<UserGeohash> queryWrapper = new QueryWrapper<UserGeohash>() .likeRight("geo_code", geoHashCode); //2.匹配指定精度的geoHash码 List<UserGeohash> users = userGeohashService.list(queryWrapper); //3.过滤超出距离的 users = users.stream() .filter(a -> getDistance(a.getLongitude(), a.getLatitude(), userLng, userLat) <= distance) .collect(Collectors.toList()); return JSON.toJSONString(users); } /*** * 球面中,两点间的距离 * @param longitude 经度1 * @param latitude 纬度1 * @param userLng 经度2 * @param userLat 纬度2 * @return 返回距离,单位km */ private double getDistance(Double longitude, Double latitude, double userLng, double userLat) { double distance = spatialContext.calcDistance(spatialContext.makePoint(userLng, userLat), spatialContext.makePoint(longitude, latitude)) * DistanceUtils.DEG_TO_KM; return distance; } }
通过上面几步,就可以实现这一业务场景,不仅提高了查询效率,并且保护了用户的隐私,不对外暴露坐标位置。并且对于同一位置的频繁请求,如果是同一个geohash字符串,可以加上缓存,减缓数据库的压力。
边界优化问题:
geohash算法将地图分为一个个矩形,对每个矩形进行编码,得到geohash码,但是当前点与待搜索点距离很近但是恰好在两个区域,用上面的方法则就不适用了。解决这一问题的办法:获取当前点所在区域附近的8个区域的geohash码,一并进行筛选。
如何求解附近的8个区域的geohash码可参考 : https://blog.csdn.net/dokd229933/article/details/47021515 了解了思路,这里我们可以使用第三方开源库ch.hsr.geohash来计算,通过maven引入
<dependency> <groupId>ch.hsr</groupId> <artifactId>geohash</artifactId> <version>1.0.10</version> </dependency>
/** * 获取附近指定范围的人 * * @param distance 距离范围 单位km * @param len geoHash的精度 * @param userLng 当前经度 * @param userLat 当前纬度 * @return json */ @GetMapping("/nearby") public String nearBySearch(@RequestParam("distance") double distance, @RequestParam("len") int len, @RequestParam("userLng") double userLng, @RequestParam("userLat") double userLat) { //1.根据要求的范围,确定geoHash码的精度,获取到当前用户坐标的geoHash码 GeoHash geoHash = GeoHash.withCharacterPrecision(userLat, userLng, len); //2.获取到用户周边8个方位的geoHash码 GeoHash[] adjacent = geoHash.getAdjacent(); QueryWrapper<UserGeohash> queryWrapper = new QueryWrapper<UserGeohash>() .likeRight("geo_code",geoHash.toBase32()); Stream.of(adjacent).forEach(a -> queryWrapper.or().likeRight("geo_code",a.toBase32())); //3.匹配指定精度的geoHash码 List<UserGeohash> users = userGeohashService.list(queryWrapper); //4.过滤超出距离的 users = users.stream() .filter(a ->getDistance(a.getLongitude(),a.getLatitude(),userLng,userLat)<= distance) .collect(Collectors.toList()); return JSON.toJSONString(users); }