Neo4j 初认识

Neo4j 是一个高性能、嵌入式、轻量级的，NOSQL 图形数据库。

什么是图数据库?

图数据库用图来存储数据，是最接近高性能的一种用于存储数据的数据结构方式之一。让我们跟随下面的图表，用他们来解释图数据库相关概念。我们将跟随图表中箭头方向来读懂图想表达的真正含义。

一个图由无数的节点和关系组成

“一张图 – 数据记录在 → 节点 → 包括的 → 属性里面” 最简单的图是单节点的，一个记录，记录了一些属性。一个节点可以从单属性开始，成长为成千上亿，虽然会有一点点麻烦。从某种意义上讲，将数据用关系连接起来分布到不同节点上才是有意义的。

关系将图各个部分组织起来

“节点 — 被组织 → 关系 — 可以有 → 属性” 关系可以将节点组织成任意的结构，允许一张图被组织成一个列表，一棵树，一张地图，或者一个复杂的实体 – 这个实体本身也是由复杂的，关系高度关联的结构组成。

用 Traversal 进行数据库查询

“一个 Traversal — 导航 → 一张图; 他 — 标示 → 路径 — 包含 → 节点” 一次 Traversal, 你可以理解为是你通过一种算法，从一些开始节点开始查询与其关联的节点，比如你想找到 “我朋友喜欢但我不喜欢的那首音乐是什么呢？”，又或者 “如果断电了，拿下服务器的服务会首影响？”等等问题。

为节点和关系建立索引

“一个索引 — 映射到 → 属性 — 属于 → 节点或者关系” 经常，你想通过某一给定的属性值找到节点或者关系。比起通过遍历我们的图来书，用索引将会更加高效。比如“找到用户名是tony的用户”。

Neo4j是一个图数据库

“一个图数据库 — 管理 → 一张图 和与图相关的 → 索引” Neo4j是一个有商业支持的开源图数据库。他被设计来用于拿下数据不断高速成长的数据存储，用高效的图数据结构代替传统的表设计。用Neo4j工作，您的应用将得到图的所有优越表现，以及您期望的高可靠性。

Neo4j 图数据库的模型和行为

节点

构成一张图的基本元素是节点和关系。在Neo4j中，节点和关系都可以包含属性。 节点经常被用于表示一些实体，但依赖关系也一样可以表示实体。

下面让我们认识一个最简单的节点，他只有一个属性，属性名是name,属性值是Marko：

关系

节点之间的关系是图数据库很重要的一部分。通过关系可以找到很多关联的数据，比如节点集合，关系集合以及他们的属性集合。

一个关系连接两个节点，必须有一个开始节点和结束节点。

因为关系总是直接相连的，所以对于一个节点来说，与他关联的关系看起来有输入/输出两个方向，这个特性对于我们遍历图非常有帮助：

关系在任一方向都会被遍历访问。这意味着我们并不需要在不同方向都新增关系。

而关系总是会有一个方向，所以当这个方向对你的应用没有意义时你可以忽略方向。

特别注意一个节点可以有一个关系是指向自己的：

为了将来增强遍历图中所有的关系，我们需要为关系设置类型。注意 关键字 type 在这可能会被误解，你其实可以把他简单的理解为一个标签而已。

下面的例子是一个有两种关系的最简单的社会化网络图。

节点表使用到的关系和关系类型

下面的放里是一个简单的文件系统，包括一些符号软链接：

根据你看到的，你在遍历的时候会用到关系的方向和关系的类型。

属性

节点和关系都可以设置自己的属性。 属性是由Key-Value键值对组成，键名是字符串。属性值是要么是原始值，要么是原始值类型的一个数组。比如+String+，+int+和i+int[]+都是合法的。

注意

null不是一个合法的属性值。 Nulls能代替模仿一个不存在的Key。

属性值类型

Neo4j 数据库安装

通过 Docker 安装

从 Neo4j 2.3 开始，Docker 仓库就已经包含社区版和企业版的 Neo4j Docker 镜像。

我们以 Neo4j 3.0+ 版本为例：

默认情况下 Docker 容器会开放三个端口以供连接

• 7474 for HTTP
• 7473 for HTTPS
• 7687 for Bolt

它还公开了两个卷

• /data 允许数据库在容器外被持久化
• /logs 允许访问 Neo4j 的 Log 文件

下面是启动 Demo，需要根据实际情况进行启动

docker run \
    --publish=7474:7474 --publish=7687:7687 \
    --volume=$HOME/neo4j/data:/data \
    --volume=$HOME/neo4j/logs:/logs \
    neo4j

通过 yum 安装

1. 首先需要导入 Key

    cd /tmp
    wget http://debian.neo4j.org/neotechnology.gpg.key
    rpm --import neotechnology.gpg.key
   

2. 然后将 yum repo 添加到 /etc/yum.repos.d/neo4j.repo

    cat <<EOF>  /etc/yum.repos.d/neo4j.repo
    [neo4j]
    name=Neo4j Yum Repo
    baseurl=http://yum.neo4j.org/stable
    enabled=1
    gpgcheck=1
    EOF
   

3. 最后，通过命令安装 Neo4j

    yum install neo4j
   

Neo4j Cypher 快速参考

Neo4j 标签属性图模型

• Nodes – 节点。在其他图模型中称作“点”、 “顶点”、 “对象”。
• Relationships – 关系。在其他图模型中也称作“边”、 “弧”、 “线”。关系拥有类型。
• Properties – 属性，可以定义在节点和关系上。
• Labels – 标签，代表节点的类别。

小结：

• 节点 – 实体或者复杂的数据类型
• 关系 – 连结实体、构造领域数据结构
• 属性 – 实体的属性、关系的量值、元数据
• 标签 – 按照角色、类型对节点分组

Neo4j的Cypher图查询语言

Cypher 专门为图数据库设计的、基于模式匹配的查询语言。

• Declarative / 声明型：定义要找的数据， Cypher会决定怎样是最优的查找方法。
• Expressive / 丰富的表达力：易于被开发人员和业务人员理解。
• Pattern Matching / 模式匹配：人类的思维更加容易识别和接受模式。

Cypher的基本语法

1. 节点

   节点必须包含在括号 () 内 。

   (n:Label1:Label2)

   • 标签名前必须有冒号‘:’
   • 节点可以有多个标签
   • 标签对节点进行分类，类似关系数据库中的表

   (n)

   • 节点可以没有或不指定标签。

   (n:Label {prop: 'value'})

   • 节点可以有属性

2. 关系

   关系两端各有一个短横线/减号，用方括号包含关系类型，关系类型名前面必须有冒号 :。在其中一端用 > 或 < 代表关系的方向，也可以没有方向。

   下面都是合法的关系：

   -- , <-- , --> , -[:DIRECTED]->

   • --> 或 -[r:TYPE]->
     • 关系以 短划线/减号 和 方括号 包含
     • 与标签一样，关系类型前也必须有冒号 :
   • < > 指定关系的方向
     • 关系在创建时必须指定方向
     • 关系在查询时可以不指定方向(表示双向关系)

   另外，关系也可以有属性：

   -[:KNOWS {since: 2010}]->

3. 模式

   模式是由关系连接起来的节点构成的表达式，关系可以是有方向的，也可以是没有方向/双向的。

    ()-[]-()
    ()-[]->()
    ()<-[]-()
   

   • (n:Label {prop:'value'})-[:TYPE]->(m:Label)
     • 最基本的模式：由一类关系连接的两个节点
     • 使用变量保存匹配的结果
   • (p1:Person {name:'Alice'})-[:KNOWS]->(p2:Person {name:'Bob'})
     • 如果存在从Alice到Bob的、类型为KNOWS的关系，那么上面的模式会将匹配的节点保存在p1和p2中。

4. 查询的组成部分

   1. 第一种形式

       MATCH (m:Movie)
       RETURN m
      

      • MATCH 和 RETURN 是 Cypher 关键字
      • m 是变量，保存节点
      • :Movie 是标签

   2. 第二种形式

       MATCH (p:Person)-[r:ACTED_IN]->(m:Movie)
       RETURN p, r, m
      

      • MATCH 和 RETURN 是 Cypher 关键字
      • p 和 m 是变量，保存节点
      • r 是变量，保存关系
      • :Movie 是节点标签
      • :ACTED_IN 是关系类型

   3. 第三种形式

       MATCH path = (:Person)-[:ACTED_IN]->(:Movie)
       RETURN path
      

      • MATCH 和 RETURN 是 Cypher 关键字
      • path 是变量，保存路径
      • :Movie 是节点标签
      • :ACTED_IN 是关系类型

5. 图查询的结果

    MATCH (m:Movie)
    RETURN m
   

   返回匹配的节点列表，所有节点的标签都是 Movie 。

6. 表状数据结果

    MATCH (m:Movie)
    RETURN m.title, m.released
   

   属性以 {variable}.{property_key} 的方式访问。这个查询返回包含两列的表状数据： title/标题，和 released/放映年份。

7. 关于大小写

   大小写敏感	大小写不敏感
   节点标签	Cypher 关键字
   关系类型
   属性名/键

   例如：

   大小写敏感	大小写不敏感
   :Person	MaTcH
   :ACTED_IN	return
   name

8. 命名规范

   1. 关键字 – 全部大写（MATCH, RETURN, …）
   2. 标签名 – 首字母大写（n:Movie）
   3. 关系名 – 全部大写（:ACTED_IN）
   4. 属性名，变量名 – 小写（m.name）

参考资料

• Neo4j中文社区
• Neo4j with Docker
• Neo4j Stable Yum Repo
• 俞方桦博士的 Neo4j Cypher 快速参考