如何使用Filter在Firestore中实现多字段搜索？

我正在为我的Android应用实现搜索功能，但在此过程中遇到了瓶颈。
该应用使用Firebase Firestore作为数据库，拥有一个名为questions的集合，其中的文档包含字符串字段choice_a和choice_b。
我希望查询所有文档，只要用户的查询内容包含或以choice_a或choice_b字段中的任意单词开头即可。

单字段查询可行代码 #

仅查询单个字段时，以下代码可以正常运行：

firebaseFirestore.collection("questions")
    .where(Filter.or(
            Filter.and(
                    Filter.greaterThanOrEqualTo("choice_a", textQuery),
                    Filter.lessThanOrEqualTo("choice_a", textQuery + '\uf8ff')
            ),
            Filter.and(
                    Filter.greaterThanOrEqualTo("choice_a", textQuery.toLowerCase()),
                    Filter.lessThanOrEqualTo("choice_a", textQuery.toLowerCase() + '\uf8ff')
            ),
            Filter.and(
                    Filter.greaterThanOrEqualTo("choice_a", textQuery.substring(0, 1).toUpperCase() + textQuery.substring(1)),
                    Filter.lessThanOrEqualTo("choice_a", textQuery.substring(0, 1).toUpperCase() + textQuery.substring(1) + '\uf8ff')
            )
        )
    )
    .get();

双字段查询报错情况 #

扩展到同时查询两个字段时，以下代码无法运行：

firebaseFirestore.collection("questions")
    .where(Filter.or(
            Filter.and(
                    Filter.greaterThanOrEqualTo("choice_a", textQuery),
                    Filter.lessThanOrEqualTo("choice_a", textQuery + '\uf8ff')
            ),
            Filter.and(
                    Filter.greaterThanOrEqualTo("choice_a", textQuery.toLowerCase()),
                    Filter.lessThanOrEqualTo("choice_a", textQuery.toLowerCase() + '\uf8ff')
            ),
            Filter.and(
                    Filter.greaterThanOrEqualTo("choice_a", textQuery.substring(0, 1).toUpperCase() + textQuery.substring(1)),
                    Filter.lessThanOrEqualTo("choice_a", textQuery.substring(0, 1).toUpperCase() + textQuery.substring(1) + '\uf8ff')
            ),
            Filter.and(
                    Filter.greaterThanOrEqualTo("choice_b", textQuery),
                    Filter.lessThanOrEqualTo("choice_b", textQuery + '\uf8ff')
            ),
            Filter.and(
                    Filter.greaterThanOrEqualTo("choice_b", textQuery.toLowerCase()),
                    Filter.lessThanOrEqualTo("choice_b", textQuery.toLowerCase() + '\uf8ff')
            ),
            Filter.and(
                    Filter.greaterThanOrEqualTo("choice_b", textQuery.substring(0, 1).toUpperCase() + textQuery.substring(1)),
                    Filter.lessThanOrEqualTo("choice_b", textQuery.substring(0, 1).toUpperCase() + textQuery.substring(1) + '\uf8ff')
            )
        )
    )
    .get();

错误信息 #

所有包含不等式（notEqualTo、notIn、lessThan、lessThanOrEqualTo、greaterThan、greaterThanOrEqualTo）的where过滤器必须作用于同一字段，但您同时对'choice_a'和'choice_b'设置了过滤器

Firestore的查询规则限制了跨多个字段使用不等式过滤，针对你的需求，有以下几种可行的实现方案：

方案1：拆分查询+客户端合并去重 #

分别对choice_a和choice_b执行两个独立的单字段查询，之后在客户端合并结果并去重，避免重复文档：

// 发起choice_a的查询任务
Task<QuerySnapshot> queryATask = firebaseFirestore.collection("questions")
    .where(Filter.or(
            Filter.and(
                    Filter.greaterThanOrEqualTo("choice_a", textQuery),
                    Filter.lessThanOrEqualTo("choice_a", textQuery + '\uf8ff')
            ),
            Filter.and(
                    Filter.greaterThanOrEqualTo("choice_a", textQuery.toLowerCase()),
                    Filter.lessThanOrEqualTo("choice_a", textQuery.toLowerCase() + '\uf8ff')
            ),
            Filter.and(
                    Filter.greaterThanOrEqualTo("choice_a", textQuery.substring(0, 1).toUpperCase() + textQuery.substring(1)),
                    Filter.lessThanOrEqualTo("choice_a", textQuery.substring(0, 1).toUpperCase() + textQuery.substring(1) + '\uf8ff')
            )
        )
    )
    .get();

// 发起choice_b的查询任务
Task<QuerySnapshot> queryBTask = firebaseFirestore.collection("questions")
    .where(Filter.or(
            Filter.and(
                    Filter.greaterThanOrEqualTo("choice_b", textQuery),
                    Filter.lessThanOrEqualTo("choice_b", textQuery + '\uf8ff')
            ),
            Filter.and(
                    Filter.greaterThanOrEqualTo("choice_b", textQuery.toLowerCase()),
                    Filter.lessThanOrEqualTo("choice_b", textQuery.toLowerCase() + '\uf8ff')
            ),
            Filter.and(
                    Filter.greaterThanOrEqualTo("choice_b", textQuery.substring(0, 1).toUpperCase() + textQuery.substring(1)),
                    Filter.lessThanOrEqualTo("choice_b", textQuery.substring(0, 1).toUpperCase() + textQuery.substring(1) + '\uf8ff')
            )
        )
    )
    .get();

// 合并两个查询结果并去重
Tasks.whenAllSuccess(queryATask, queryBTask)
    .addOnSuccessListener(results -> {
        Set<DocumentSnapshot> uniqueDocs = new HashSet<>();
        // 添加第一个查询的结果
        for (DocumentSnapshot doc : (QuerySnapshot) results.get(0)) {
            uniqueDocs.add(doc);
        }
        // 添加第二个查询的结果，HashSet自动去重
        for (DocumentSnapshot doc : (QuerySnapshot) results.get(1)) {
            uniqueDocs.add(doc);
        }
        // 转换为列表后处理最终结果
        List<DocumentSnapshot> finalResults = new ArrayList<>(uniqueDocs);
        // TODO: 在这里使用查询到的结果
    })
    .addOnFailureListener(e -> {
        // 处理查询失败的情况
    });

方案2：预存搜索关键词数组 #

在每个questions文档中新增一个数组字段（比如searchKeywords），将choice_a和choice_b的所有单词、以及它们的大小写变体（全小写、首字母大写）统一存入这个数组，之后直接针对该数组字段做查询：

步骤1：更新文档结构 #

写入文档时自动生成searchKeywords字段，示例结构如下：

{
  "choice_a": "Apple Pie",
  "choice_b": "Banana Bread",
  "searchKeywords": ["Apple Pie", "apple pie", "Apple pie", "Banana Bread", "banana bread", "Banana bread", "Apple", "apple", "Pie", "pie", "Banana", "banana", "Bread", "bread"]
}

步骤2：简化查询代码 #

// 生成需要匹配的关键词变体
String original = textQuery;
String lowerCase = textQuery.toLowerCase();
String capitalized = textQuery.substring(0,1).toUpperCase() + textQuery.substring(1);

// 针对预存的数组字段查询
firebaseFirestore.collection("questions")
    .where(Filter.or(
            Filter.and(Filter.greaterThanOrEqualTo("searchKeywords", original), Filter.lessThanOrEqualTo("searchKeywords", original + '\uf8ff')),
            Filter.and(Filter.greaterThanOrEqualTo("searchKeywords", lowerCase), Filter.lessThanOrEqualTo("searchKeywords", lowerCase + '\uf8ff')),
            Filter.and(Filter.greaterThanOrEqualTo("searchKeywords", capitalized), Filter.lessThanOrEqualTo("searchKeywords", capitalized + '\uf8ff'))
        )
    )
    .get()
    .addOnSuccessListener(querySnapshot -> {
        // 处理查询结果
    })
    .addOnFailureListener(e -> {
        // 处理查询失败
    });

方案3：集成专业搜索服务 #

如果需要更强大的搜索能力（比如模糊匹配、多词组合搜索），可以使用Firebase官方的Firestore Search with Algolia扩展，它会自动同步Firestore数据到Algolia索引，支持跨字段的复杂搜索需求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Miha M