【Neo4j系列】Neo4j概念简介及整合SpringBoot

本文将针对Neo4j相关概念进行介绍，同时讲解Neo4j整合SpringBoot的详细步骤。

作者：后端小肥肠

1. 前言

        随着信息时代的不断发展，我们日益面临着大规模数据的管理和分析挑战。图数据库的兴起为解决这一难题提供了新的可能性，而Neo4j正是在这一领域中脱颖而出的先锋之一。

        本文档将引导您深入了解Neo4j图数据库的核心概念，同时演示如何将其与Spring Boot框架相集成，为您的应用程序提供强大的数据管理和查询能力。无论您是新手想要了解图数据库的基础知识，还是经验丰富的开发者寻求在Spring Boot项目中使用Neo4j的最佳实践，本文档都将为您提供有益的信息和实用的指导。

        在阅读本文档时，请确保您具备基本的Java和Spring Boot开发知识，以便更好地理解和应用本文中介绍的概念。我们相信，通过学习Neo4j的核心理念并掌握与Spring Boot的整合，您将能够构建出更为灵活、高效的数据驱动应用程序。

2. Neo4j相关概念介绍

2.1. 什么是Neo4j

        Neo4j是一个开源的NoSQL图形数据库，2003 年开始开发，使用 scala和java 语言，2007年开始发布。

• 是世界上最先进的图数据库之一，提供原生的图数据存储，检索和处理；

• 采用属性图模型（Property graph model），极大的完善和丰富图数据模型；

• 专属查询语言 Cypher，直观，高效；

官网： Neo4j Graph Database & Analytics | Graph Database Management System

Neo4j的特性：

• SQL就像简单的查询语言Neo4j CQL

• 它遵循属性图数据模型

• 它通过使用Apache Lucence支持索引

• 它支持UNIQUE约束

• 它包含一个用于执行CQL命令的UI：Neo4j数据浏览器

• 它支持完整的ACID（原子性，一致性，隔离性和持久性）规则

• 它采用原生图形库与本地GPE（图形处理引擎）

• 它支持查询的数据导出到JSON和XLS格式

• 它提供了REST API，可以被任何编程语言（如Java，Spring，Scala等）访问

• 它提供了可以通过任何UI MVC框架（如Node JS）访问的Java脚本

• 它支持两种Java API：Cypher API和Native Java API来开发Java应用程序

Neo4j的优点：

• 它很容易表示连接的数据

• 检索/遍历/导航更多的连接数据是非常容易和快速的

• 它非常容易地表示半结构化数据

• Neo4j CQL查询语言命令是人性化的可读格式，非常容易学习

• 使用简单而强大的数据模型

• 它不需要复杂的连接来检索连接的/相关的数据，因为它很容易检索它的相邻节点或关系细节没有 连接或索引

2.2. Neo4j数据模型

2.2.1. 图论基础

        图是一组节点和连接这些节点的关系，图形以属性的形式将数据存储在节点和关系中，属性是用于表示数据的键值对。在图论中，我们可以表示一个带有圆的节点，节点之间的关系用一个箭头标记表示。 最简单的可能图是单个节点：

        在两个节点之间创建关系：

2.2.2. 属性图模型

Neo4j图数据库遵循属性图模型来存储和管理其数据。

• 属性图模型规则

• 表示节点，关系和属性中的数据

• 节点和关系都包含属性

• 关系连接节点

• 属性是键值对

• 节点用圆圈表示，关系用方向键表示。

• 关系具有方向：单向和双向。

• 每个关系包含“开始节点”或“从节点”和“到节点”或“结束节点”

  在属性图数据模型中，关系应该是定向的。如果我们尝试创建没有方向的关系，那么它将抛出一个错误 消息。在Neo4j中，关系也应该是有方向性的。如果我们尝试创建没有方向的关系，那么Neo4j会抛出一 个错误消息，“关系应该是方向性的”。

  Neo4j图数据库将其所有数据存储在节点和关系中，我们不需要任何额外的RDBMS数据库或NoSQL数据 库来存储Neo4j数据库数据，它以图的形式存储数据。Neo4j使用本机GPE（图形处理引擎）来使用它的 本机图存储格式。 图数据库数据模型的主要构建块是：

• 节点

• 关系

• 属性

简单的属性图的例子：

        这里我们使用圆圈表示节点。 使用箭头表示关系，关系是有方向性的。 我们可以用Properties（键值 对）来表示Node的数据。  

2.2.3. Neo4j的构建元素

Neo4j图数据库主要有以下构建元素：

• 节点

• 属性

• 关系

• 标签

• 数据浏览器

有一个或多个标签，用于描述其在图表中的作用。

属性   

        属性（Property）是用于描述图节点和关系的键值对。其中Key是一个字符串，值可以通过使用任何

• Neo4j数据类型来表示

• 属性是命名值，其中名称（或键）是字符串

• 属性可以被索引和约束

• 可以从多个属性创建复合索引

关系   

        关系（Relationship）同样是图数据库的基本元素。当数据库中已经存在节点后，需要将节点连接起来 构成图。关系就是用来连接两个节点，关系也称为图论的边(Edge) ,其始端和末端都必须是节点，关系不 能指向空也不能从空发起。关系和节点一样可以包含多个属性，但关系只能有一个类型(Type) 。 关系连接两个节点 关系是方向性的 节点可以有多个甚至递归的关系 关系可以有一个或多个属性（即存储为键/值对的属性）

基于方向性，Neo4j关系被分为两种主要类型：

• 单向关系

• 双向关系

标签   

        标签（Label）将一个公共名称与一组节点或关系相关联， 节点或关系可以包含一个或多个标签。 我们 可以为现有节点或关系创建新标签， 我们可以从现有节点或关系中删除标签。 标签用于将节点分组 一个节点可以具有多个标签 对标签进行索引以加速在图中查找节点 本机标签索引针对速度进行了优化

Neo4j Browser   

        一旦我们安装Neo4j，我们就可以访问Neo4j数据浏览器

3. Neo4j安装

Neo4j安装有多种方式，本文仅讲解基于Docker的安装和Neo4j Desktop的安装。

3.1. Docker安装

1. 拉取Docker镜像

docker pull neo4j:4.4.18

2.运行容器

docker run -idt -p 7474:7474 -p 7687:7687 --name neo4j -v /home/docker/neo4j/plugins/:/var/lib/neo4j/plugins -v /home/docker/neo4j/data:/data -v /home/docker/neo4j/logs:/logs -v /home/docker/neo4j/import:/var/lib/neo4j/import  -v /home/docker/conf:/var/lib/neo4j/conf --env NEO4J_AUTH=neo4j/123456 --env NEO4J_apoc_import_file_use__neo4j__config=true --env NEO4J_apoc_import_file_enabled=true --env NEO4J_apoc_export_file_enabled=true --env NEO4J_HOME=/var/lib/neo4j --restart=always neo4j:4.4.18

 3.验证neo4j是否安装成功

访问安装机器（本地或者服务器）的7474端口即可进入以下界面：

3.2. Neo4j Desktop安装

网上教程比较多，我找了一个比较详细的，大家根据这篇来就行：

【知识图谱】图数据库Neo4jDesktop的安装图文详解（小白适用）_neo4j desktop-CSDN博客

4. Neo4j和Spring Boot整合

4.1. 开发环境搭建

4.1.2. 所需版本和工具

4.1.3. pom依赖

        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter
        
        
        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-data-neo4j
        
        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-test
            test
        
        
            org.projectlombok
            lombok
        

4.1.4. 核心代码讲解 

4.1.4.1. Node操作

1. 建立node实体类

@Data
@Node("Person")
public class PersonNode {
    @Id
    @GeneratedValue
    private Long id;
 
    @Property("name")
    private String name;
 
    @Relationship(type = "KNOWS", direction = Relationship.Direction.OUTGOING)
    private List knows;
}

2.建立node的repository

@Repository
public interface PersonRepository extends Neo4jRepository {
}

3.新增node操作

@Service
public class GraphServiceImpl implements GraphService {
    @Autowired
    private PersonRepository personRepository;
    @Override
    public String saveNode() {
        PersonNode person = new PersonNode();
        person.setName("小肥肠");
        personRepository.save(person);
        return "新增成功";
    }
}

4.运行结果

 4.1.4.2. 关系操作

1. 新增关系实体类

@RelationshipProperties
@Data
public class Knows {
    @RelationshipId
    private Long id;
 
    @TargetNode
    private PersonNode personNode;
 
}

2.新增关系的repository

public interface KnowsRepository extends Neo4jRepository {
    // 如果需要，添加自定义查询
}

3. 新增关系操作

    @Override
    public String saveNAndR() {
        PersonNode person = new PersonNode();
        person.setName("小肥肠1");
        personRepository.save(person);
 
        PersonNode person1 = new PersonNode();
        person1.setName("豆豆");
        personRepository.save(person1);
 
        // 创建关系并设置目标节点
        Knows knowsRelationship = new Knows();
        knowsRelationship.setPersonNode(person1); // 设置关系的目标节点
 
        if (person.getKnows() == null) {
            person.setKnows(new ArrayList<>());
        }
        person.getKnows().add(knowsRelationship);
        personRepository.save(person);
        return "新增成功";
    }

4. 运行结果

5. 结语

        本文对Neo4j的基本概念进行了讲解，同时展示了基于Spring Boot整合Neo4j的代码实践，想要了解Neo4j的更多内容可以动动你们发财的小手点点关注，Neo4j系列会持续更新~

6. 参考链接

【知识图谱】图数据库Neo4jDesktop的安装图文详解（小白适用）_neo4j desktop-CSDN博客