Neo4j学习笔记 一

前面有几篇介绍了jgraph，这个java图论库，这篇我们来学习一个非常流行的图数据库neo4j。

为什么要有图数据库

在传统开发过程中，开发者往往会选择将数据结构规范化，为数据模型设计复杂紧密的关系，然后将其塞进关系型数据库中，直到整个数据结构越来越复杂不像原本的样子。比如，在关系型数据库中表示多对多关系往往需要一些冗余的表。但是这在图数据库中是非常自然直观的。

从数据结构层面来说，图论中的顶点和边可以构建任意图形，表达能力强大。此外图论历史悠久，几十年沉淀的算法都可以直接在图数据库中使用。

此外尤其是社交型场景，比如，我们可能需要查找用户的好友，或者好友的好友。这种情况下，对应传统关系型数据库，我们可能会需要反复join用户表，查多层好友的情况下，关系型数据库就难以胜任了。

有哪些图数据库可以选型呢？
这里有同花顺团队的选型文档

https://www.nebula-graph.com.cn/posts/reason-to-choose-a-graph-database

Neo4j 虽然从选型文档上看来neo4j并没有性能优势，但是在流行度上还是遥遥领先的。

neo4j的特点

ACID

Neo4j的目标是成为一个图形数据库，并把重点放在数据库上。这意味着你将在Neo4j数据库中得到ACID的全部支持：

1. A原子性
2. C一致性
3. I隔离性
4. D持久性

支持cypher查询语言

类似于sql，图的增删改查有一套自己的语言。

企业版和社区版

企业版和社区版有一些区别：

1、容量：社区版最多支持 320 亿个节点、320 亿个关系和 640 亿个属性，而企业版没有这个限制；

2、并发：社区版只能部署成单实例，不能做集群。而企业版可以部署成高可用集群或因果集群，从而可以解决高并发量的问题；

3、容灾：由于企业版支持集群，部分实例出故障不会影响整个系统正常运行；

4、热备：社区版只支持冷备份，即需要停止服务后才能进行备份，而企业版支持热备，第一次是全量备份，后续是增量备份；

5、性能：社区版最多用到 4 个内核，而企业能用到全部内核，且对性能做了精心的优化；

6、支持：企业版客户能得到 5X10 电话支持（Neo4j 美国电话、邮件，微云数聚电话、微信、邮件）；

区别还是挺大的，尤其是性能上核心的差距和集群化的问题。

访问方式

1. neo4j shell
2. neo4j web browser
3. Java 原生API
4. Java Driver API
5. Spring Data Neo4j
   后面会介绍这些访问方式。

核心概念

跟图论中的顶点（vertex）和边（edge）类似，Neo4j也有节点（Node）和关系（Relation）的概念。此外，在图的实际应用中，作为数据库还能支持给节点保存属性信息（Properties），还可以给节点打标签（Labels）用于减少实际查询扫描的节点数。

上面基本涵盖了Neo4j的核心要素，下面我们实际上手看看。

部署

嵌入式模式

嵌入式的方式类似sqlite将Neo4j完全嵌入到你的java应用中，然后你可以直接用java API访问同JVM中的Neo4j实例。

maven中添加依赖

<dependency>
  <groupId>org.neo4j</groupId>
  <artifactId>neo4j</artifactId>
  <version>3.5.35</version>
</dependency>

public class AppTest {

    private static GraphDatabaseService embedded;

    @Before
    public void setup() {
        File dbPath = new File("target/neo4j-db");
        embedded = new GraphDatabaseFactory().newEmbeddedDatabase(dbPath);
    }
}

创建节点

@Test
public void create() {
    try (Transaction transaction = embedded.beginTx()) {
        Node n = embedded.createNode();
        n.addLabel(Label.label("Student"));
        n.setProperty("name", "zhangsan");
        n.setProperty("age", "23");
        transaction.success();
    }
}

createNode 创建节点，addLabel为节点添加标签，setProperty为节点添加属性。

查询所有节点

@Test
public void list() {
    try (Transaction transaction = embedded.beginTx()) {
        for (Node n : embedded.getAllNodes()) {
            System.out.println(n.getLabels() + " " + n.getAllProperties());
        }
        transaction.success();
    }
}

根据属性查节点

@Test
public void find_property() {
    try (Transaction transaction = embedded.beginTx()) {
        try (ResourceIterator<Node> nodes = embedded.findNodes(Label.label("Student"), "name", "zhangsan")) {
            nodes.stream().forEach(e -> System.out.println(e.getLabels() + " " + e.getAllProperties()));
        }
        transaction.success();
    }
}

在两个节点间创建关系

@Test
public void relation() {
    try (Transaction t = embedded.beginTx()) {
        Node n1 = embedded.findNode(Label.label("Student"), "name", "zhangsan");
        Node n2 = embedded.findNode(Label.label("Product"), "name", "lisi");
        n1.createRelationshipTo(n2, RelationshipType.withName("friend"));
        t.success();
    }
}

执行cql

@Test
public void cql() {
    try (Transaction transaction = embedded.beginTx()) {
        try (Result r = embedded.execute("match (n:Student) where n.name = 'lisi' return n ");){
            while (r.hasNext()) {
                System.out.println(r.next());
            }
        }
        transaction.success();
    }
}

后面我们会讨论cql的更多细节。

Server模式

大多数neo4j的实际应用还是会选择把neo4j单独部署为图数据库，就是传统的C-S架构。

Rest

首先Neo4j 3.5以后已经废弃了rest方式调用，4.x已经完全移除了
https://neo4j.com/docs/rest-docs/current/
官方还是推荐cypher的方式访问Neo4j。

Java Driver

非常类似jdbc了，完全以cql（sql）访问和操作数据。

maven 添加依赖

<dependency>
  <groupId>org.neo4j.driver</groupId>
  <artifactId>neo4j-java-driver</artifactId>
  <version>4.2.0</version>
</dependency>

创建连接

Driver创建session，对应一个连接。

private Session session;
private Driver d;

@Before
public void setup() {
    d = GraphDatabase.driver("bolt://localhost:7687", AuthTokens.basic("neo4j", "neo4j"));
    session = d.session();
}

执行cql

@Test
public void listAll() {
    List<Record> records = session.readTransaction(t -> {
        Result run = t.run("MATCH (n) RETURN n AS node");
        return run.list();
    });
    print(records);
}

对比

• 首先由于neo4j是java开发的，所以嵌入式开发只支持java，但是Server模式能支持大量语言。
• 嵌入式模式由于不需要网络传输的损耗，所以性能对比server模式有一些优势
• 从架构上来看，解耦数据库和应用是非常必要的，能提升应用的扩展性。