JanusGraph的schema及数据建模

每个JanusGraph都有一个schema，该schema由edge labels, property keys和vertex labels组成。JanusGraph的schema可以显式或隐式创建，推荐用户采用显式定义的方式。JanusGraph的schema是可以在使用过程中修改的，而且不会导致服务宕机，也不会拖慢查询速度。

注意：通关系型数据库不同，图数据的schema是定义一张图，而非定义一个vertex的。在Mysql中，我们通常将建立一张表定义为创建一个schema，而在JanusGraph中，一个Graph用于一个schema。

组成结构如下：

JanusGraph Schema

|-----------Vertex Lables

|-----------Property Keys

|-----------Edge Labels

Schema Type如edge label, vertex label及property key在元素首次创建时被赋予元素，且不能修改。

Definging Edge Labels

每个连接了两个vertex的edge都有一个label，用于表示关系的语义。例如一个edge label:friend表明了两个vertex有朋友关系。

要定义edge lable，调用makeEdgeLabel(String)方法，该方法返回一个builder，可以通过该builder设置edge的多样性(multiplicity)，多样性属性定义了具有该label的edge的多样性约束，也即在一个vertex间的最大edge的个数。JanusGraph支持如下多样性。

Edge Label Multiplicity（边的标签多样性）

MULTI

在一对vertex间可以有任意多个同样label的edge。

SIMPLE

在一对vertex间最多只能有一个同样label的edge。

MANY2ONE

图中任意一个Vertex最多有一个出度（outgoing）edge，和不限个数的入度（incoming）edge，注意：这些对edge的限制对同一个label生效。例如：

Label: mother

(大儿子)---------------------------------->|

(二儿子)---------------------------------->|------------------------>(母亲)

(小儿子)---------------------------------->|

ONE2MANY

图中任意一个Vertex最多有一个入度（incoming）edge，和不限个数的出度（outgoing）edge，注意：这些对edge的限制对同一个label生效。例如：

Label:winnerof

|-------------------------->(game1)

(person)--------------------------->|-------------------------->(game2)

|-------------------------->(game3)

ONE2ONE

某verex中具有同样Label的edge，只能有最多一个incoming edge和最多一个outgoing edge。

默认的多样性设置为MULTI，设置方法如下所示：

mgmt = graph.openManagement()

follow = mgmt.makeEdgeLabel('follow').multiplicity(MULTI).make()

mother = mgmt.makeEdgeLabel('mother').multiplicity(MANY2ONE).make()

mgmt.commit()

Defining Property Keys

vertex和edge上的property是键值对，如name="Danie"，中name就是键，value则是Danie，Property Key是Graph Schema中的一部分，并且也用约束value的值类型。

Property Key Data Type

使用dataType定义某个property key的数据类型，JanusGraph强制具有相同Key的value都有相同的数据类型来保证加入到图中的数据是有效的。

可以将某个property key的数据类型定义为Object.class来使该value存储任何值（可序列化的），但是还是推荐使用具有具体类型的值类型。设置的类的名称必须是一个确切的类而且不能是接口或抽闲类。JanusGraph提供了class 相等性，所有设置为子类型也是不可以的。

JanusGraph提供如下的数据类型：

Property Key Cardinality（属性key基数）

使用cardinality(Cardinality)来定义Vertex上某个指定key的value的基数。

SINGLE

每个KEY只允许一个VALUE

LIST

以LIST形式保存VALUE，也即可以有重复值。

以SET形式保存VALUE，不能有重复值。

默认的cardinality是SINGLE，因此试图向默认property中写入多个值是不可以的。

mgmt = graph.openManagement()

//创建了一个名字为birthDate的属性，并设置值类型为LONG，且只能保存一个值

birthDate = mgmt.makePropertyKey('birthDate').dataType(Long.class).cardinality(Cardinality.SINGLE).make()

//创建了一个名字为name的属性，并设置值类型为String，且可以保存不能重复的多个值

name = mgmt.makePropertyKey('name').dataType(String.class).cardinality(Cardinality.SET).make()

//创建了一个名字为sensorReading的属性，并设置值类型为Double，且可以保存可以重复的多个值

sensorReading = mgmt.makePropertyKey('sensorReading').dataType(Double.class).cardinality(Cardinality.LIST).make()

mgmt.commit()

Relation Types

Edge Labels和property keys结合起来被称为relation types，relation type的在图中必须唯一，也意味着property key和edge label不能有相同的名字。在JanusGraph中有查询relation type的API。

mgmt = graph.openManagement()

if(mgmt.containsRelationType('name'))

name = mgmt.getPropertyKey('name')

mgmt.getRelationTypes(EdgeLabel.class)

mgmt.commit()

Defining Vertex Labels

类似于edge，vertex也有label，但与edge不同的是，edge label是可选的，可用于区分不同类型的vertex，如user vertex和product vertex。

虽然vertex label无论在概念还是数据模型层面都是可选的，但JanusGraph为所有的vertex都指定了一个label，addVertex()方法创建的vertex都使用了janusGraph的默认vertex label。vertex label在graph中必须是唯一的。

下面是创建代码：

mgmt = graph.openManagement()

person = mgmt.makeVertexLabel('person').make()

mgmt.commit()

// Create a labeled vertex

person = graph.addVertex(label,'person')

// Create an unlabeled vertex

v = graph.addVertex()

graph.tx().commit()

Automatic Schema Maker（自动创建schmea）

如果edge label, property key和vertex label没有被显式创建，则会在第一次使用时通过默认DefaultSchemaMaker创建。

默认的，隐式创建的edge label的multiplicity被设置为MULTI；隐式创建的property key设置为SINGLE，value数据类型为Object.class。用户可以通过实现和注册自己的DefaultSchemaMaker来自定义。

强烈建议用户显式创建，并配置系统为不支持隐式创建。

schema.default=none

Changing Schema Elements

edge label，property key和vertex label的定义一旦提交到graph就不能修改了，但是schema元素的名字是可以修改的。通过JanusGraphManagement.changeName(JanusGraphSchemaElement, String)。

mgmt = graph.openManagement()

place = mgmt.getPropertyKey('place')

mgmt.changeName(place,'location')

mgmt.commit()

需要注意的是，更新schema element的名称可能不会立即可见，需要等待JanusGraph同步数据或后端数据同步完成。在更名可能导致冲突的情况下，可能要重启实例。如果需要更名，可以先将原来元素改名为新的不存在的元素名称，然后创建新的schema 元素，但不会影响已经创建的数据，需要通过批处理修改数据。