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2.4 使用 Neo4j

发布于 2025-04-26 13:26:32 字数 7793 浏览 0 评论 0 收藏 0

有没有既具有传统关系型数据库的优点，又具备 NoSQL 数据库优势的一种数据库呢？Neo4j 就是一种这样的数据库。Neo4j 是一个高性能的 NoSQL 图数据库，并且具备完全事务特性。Neo4j 将结构化数据存储在一张图上，图中每一个节点的属性表示数据的内容，每一条有向边表示数据的关系。Neo4j 没有表结构的概念，它的数据用节点的属性来表示。

2.4.1 Neo4j 依赖配置

在 Spring Boot 中使用 Neo4j 非常容易，因为有 spring-data-neo4j 提供了强大的支持。首先，在工程的 Maven 管理中引入 Neo4j 的相关依赖，如代码清单 2-20 所示。

代码清单 2-20 使用 Neo4j 的 Maven 依赖配置

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-rest</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.data</groupId>
        <artifactId>spring-data-neo4j</artifactId>
        <version>4.0.0.RELEASE</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>com.voodoodyne.jackson.jsog</groupId>
        <artifactId>jackson-jsog</artifactId>
        <version>1.1</version>
        <scope>compile</scope>
    </dependency>
</dependencies>

2.4.2 节点和关系实体建模

虽然 Neo4j 没有表结构的概念，但它有节点和关系的概念。例如，现在有演员和电影两个实体，它们的关系表现为一个演员在一部电影中扮演一个角色。那么就可以创建演员和电影两个节点实体，和一个角色关系实体。它们的实体-关系模型如图 2-5 所示。这个实体-关系模型的定义比起关系型数据库的实体-关系模型的定义要简单得多，但是它更加形象和贴切地表现了实体之间的关系。更难能可贵的是，这个实体-关系模型是可以不经过任何转换而直接存入数据库的，也就是说，在 Neo4j 图数据库中保存的数据与图 2-5 所示的相同，它仍然是一张图。这对于业务人员和数据库设计人员来说，它的意义相同。所以使用 Neo4j 数据库，将在很大程度上减轻了设计工作和沟通成本。

图 2-5 Neo4j 实体-关系模型示例

像 JPA 使用了 ORM 一样，Neo4j 使用了对象-图形映射（Object-Graph Mapping，OGM）的方式来建模。代码清单 2-21 是演员节点实体建模，使用注解 @JsonIdentityInfo 是防止查询数据时引发递归访问效应，注解 @NodeEntity 标志这个类是一个节点实体，注解 @GraphId 定义了节点的一个唯一性标识，它将在创建节点时由系统自动生成，所以它是不可缺少的。这个节点预定义了其他两个属性，name 和 born。节点的属性可以随需要增加或减少，这并不影响节点的使用。

代码清单 2-21 演员节点实体建模

@JsonIdentityInfo(generator=JSOGGenerator.class)
@NodeEntity
public class Actor {
    @GraphId Long id;
    private String name;
    private int born;
    public Actor() { }……

代码清单 2-22 是电影节点实体建模，注解 @Relationship 表示 List<Role>是一个关系列表，其中 type 设定了关系的类型，direction 设定这个关系的方向，Relationship.INCOMING 表示以这个节点为终点。addRole 定义了增加一个关系的方法。

代码清单 2-22 电影节点实体建模

@JsonIdentityInfo(generator=JSOGGenerator.class)
@NodeEntity
public class Movie {
    @GraphId Long id;
    String title;
    String year;
    String tagline;
    @Relationship(type="ACTS_IN", direction = Relationship.INCOMING)
    List<Role> roles = new ArrayList<>();
    public Role addRole(Actor actor, String name){
        Role role = new Role(actor,this,name);
        this.roles.add(role);
        return role;
    }
    public Movie() { }……

代码清单 2-23 是角色的关系实体建模，注解 @RelationshipEntity 表明这个类是一个关系实体，并用 type 指定了关系的类型，其中 @StartNode 指定起始节点的实体，@EndNode 指定终止节点的实体，这说明了图中一条有向边的起点和终点的定义。其中定义了一个创建关系的构造函数 Role（Actor actor，Movie movie，String name），这里的 name 参数用来指定这个关系的属性。

代码清单 2-23 角色关系实体建模

@JsonIdentityInfo(generator=JSOGGenerator.class)
@RelationshipEntity(type = "ACTS_IN")
public class Role {
    @GraphId
    Long id;
    String role;
    @StartNode
    Actor actor;
    @EndNode
    Movie movie;
    public Role() {
    }
    public Role(Actor actor, Movie movie, String name) {
        this.actor = actor;
        this.movie = movie;
        this.role = name;
    }
......

2.4.3 节点实体持久化

像对其他数据库的访问和存取等操作一样，spring-data-neo4j 提供了功能丰富的资源库可供调用，因此，对于演员和电影节点实体，可以创建它们对应的资源库接口，实现实体的持久化。代码清单 2-24 是电影资源库接口的定义，它继承于 GraphRepository 接口，实现了电影实体的持久化。使用相同方法可以对演员的节点实体实现持久化。关系实体却不用实现持久化，当保存节点实体时，节点实体的关系将会同时保存。

代码清单 2-24 电影实体持久化

@Repository
public interface MovieRepository extends GraphRepository<Movie> {
    Movie findByTitle(@Param("title") String title);
}

其中 GraphRepository 接口的继承关系也遵循了 Spring Boot 资源库定义的规则，即使用与 JPA 相同的标准规范，所以它同样包含使用数据库的丰富功能，如图 2-6 所示。

图 2-6 GraphRepository 接口继承关系

2.4.4 Neo4j 测试

代码清单 2-24 是 Neo4j 的数据库配置类，其中 @Enable-TransactionManagement 启用了事务管理，@EnableNeo4jRe-positories 启用了 Neo4j 资源库并指定了我们定义的资源库接口的位置，在重载的 SessionFactory 函数中设定了定义实体的位置，这将促使定义的实体被作为域对象导入，RemoteServer 设定连接 Neo4j 服务器的 URL、用户名和密码，这些参数要依据安装 Neo4j 服务器的情况来设置。如果还没有安装 Neo4j 服务器，可参考附录 A 的方法进行安装，安装完成后启动服务器以备使用。

代码清单 2-25 Neo4j 配置类

@Configuration
@EnableTransactionManagement
@EnableNeo4jRepositories(basePackages = { "dbdemo.neo4j.repositories" })
public class Neo4jConfig extends Neo4jConfiguration {
    @Override
    public Neo4jServer neo4jServer() {
        return new RemoteServer("http://192.168.1.221:7474","neo4j","12345678");
    }
    @Override
    public SessionFactory getSessionFactory() {
        return new SessionFactory("dbdemo.neo4j.domain");
    }
}

现在可以编写一个测试程序来验证和演示上面编写的代码的功能，如代码清单 2-26 所示。这个测试程序分别创建了三部电影和三个演员，以及三个演员在三部电影中各自扮演的角色，然后按照电影标题查出一部电影，按照其内在的关系输出这部电影的信息和每个演员扮演的角色。这些数据的内容参照了 Neo4j 帮助文档中提供的示例数据。

代码清单 2-26 使用 Neo4j 的 JUint 测试程序

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@ContextConfiguration(classes = {Neo4jConfig.class})
public class MovieTest {
    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MovieTest.class);
    @Autowired
    MovieRepository movieRepository;
    @Before
    public void initData(){
        movieRepository.deleteAll();
        Movie matrix1 = new Movie();
        matrix1.setTitle("The Matrix");
        matrix1.setYear("1999-03-31");
        Movie matrix2 = new Movie();
        matrix2.setTitle("The Matrix Reloaded");
        matrix2.setYear("2003-05-07");
        Movie matrix3 = new Movie();
        matrix3.setTitle("The Matrix Revolutions");
        matrix3.setYear("2003-10-27");
        Actor keanu = new Actor();
        keanu.setName("Keanu Reeves");
        Actor laurence = new Actor();
        laurence.setName("Laurence Fishburne");
        Actor carrieanne = new Actor();
        carrieanne.setName("Carrie-Anne Moss");
        matrix1.addRole(keanu,  "Neo");
        matrix1.addRole(laurence, "Morpheus");
        matrix1.addRole(carrieanne,  "Trinity");
        movieRepository.save(matrix1);
        Assert.notNull(matrix1.getId());
        matrix2.addRole(keanu, "Neo");
        matrix2.addRole(laurence, "Morpheus");
        matrix2.addRole(carrieanne,  "Trinity");
        movieRepository.save(matrix2);
        Assert.notNull(matrix2.getId());
        matrix3.addRole(keanu, "Neo");
        matrix3.addRole(laurence, "Morpheus");
        matrix3.addRole(carrieanne, "Trinity");
        movieRepository.save(matrix3);
        Assert.notNull(matrix3.getId());
    }
    @Test
    public void get(){
        Movie movie = movieRepository.findByTitle("The Matrix");
        Assert.notNull(movie);
        logger.info("===movie=== movie:{}, {}",movie.getTitle(), movie.getYear());
        for(Role role : movie.getRoles()){
            logger.info("====== actor:{}, role:{}", role.getActor().getName(), role.getRole());
        }
    }
}

在 IDEA 的 Run/Debug Configuration 配置中增加一个 JUint 的配置项目，模块选择 neo4j，工作目录选择模块所在的根目录，测试程序选择 MovieTest 这个类，并将配置保存为 neo4jtest。

使用 Debug 模式运行测试项目 neo4jtest，如果测试通过，将在控制台中看到输出查询的这部电影和所有演员及其扮演的角色，如下所示：

=== movie=== movie:The Matrix, 1999-03-31
====== actor:Keanu Reeves, role:Neo
====== actor:Laurence Fishburne, role:Morpheus
====== actor:Carrie-Anne Moss, role:Trinity

这时，在数据库客户端的控制台上，单击左面侧边栏的关系类型 ACTS_IN，可以看到一个很酷的图形，图中每部电影和每个演员是一个节点，节点的每条有向边代表了这个演员在那部电影中扮演的角色，如图 2-7 所示。

图 2-7 演员和电影的角色关系图

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