Neo4j学习笔记(2)——数据索引

和关系数据库一样，Neo4j同样可以创建索引来加快查找速度。

在关系数据库中创建索引需要索引字段和指向记录的指针，通过索引可以快速查找到表中的行。

在Neo4j中，其索引是通过属性来创建，便于快速查找节点或者关系。

手动索引

先来说一下怎样创建手动索引。

创建索引采用显示创建，就像添加节点一样添加索引项，一个索引项标识的是一个节点或者关系的属性值。

索引项中除了包含属性值，还存储了对正在索引的属性具有特定值的一个或多个节点的引用。

以上是一个使用email属性作为键值指向节点的索引。

先通过下面代码添加数据。

try (Transaction tx = graphDb.beginTx()) {
    // 添加数据
    Label label = Label.label("Student");
    Node node1 = graphDb.createNode(label);
    node1.setProperty("name", "王翠花");
    node1.setProperty("email", "hua@qq.com");
    Node node2 = graphDb.createNode(label);
    node2.setProperty("name", "李小明");
    node2.setProperty("email", "ming@163.com");
    Node node3 = graphDb.createNode(label);
    node3.setProperty("name", "杨小红");
    node3.setProperty("email", "hong@gmail.com");
    node1.createRelationshipTo(node2, RelTypes.IS_FRIEND_OF);
    node1.createRelationshipTo(node3, RelTypes.IS_FRIEND_OF);
        // 提交事务
        tx.success();
}

通过Neo4j查看，添加成功。

下面来创建索引。

Neo4j中使用IndexManager来管理索引，然后通过索引标识符来访问索引。

IndexManager indexManager = graphDb.index();
Index<Node> stuIndex = indexManager.forNodes("students");

上面个两行代码通过students向索引管理器去请求获得一个索引。

假如索引不存在则会自动创建。

因为是手动创建索引，所以还需要告诉数据库要添加的属性和对应的节点。

stuIndex.add(node1, "email", "hua@qq.com");
stuIndex.add(node2, "email", "ming@163.com");
stuIndex.add(node3, "email", "hong@gmail.com");

要添加一个节点到索引中，需要提供三个参数：需要索引的节点、索引键和索引的值。

索引创建好之后，来尝试通过索引查找节点。

try (Transaction tx = graphDb.beginTx()) {
    String stuEmail = "hua@qq.com";
    // 获得索引
    IndexManager indexManager = graphDb.index();
    Index<Node> stuIndex = indexManager.forNodes("students");
    // 获得结果集
    IndexHits<Node> indexHits = stuIndex.get("email", stuEmail);
    // getSingle()会返回唯一结果，不唯一的话返回null
    Node stu = indexHits.getSingle();
    System.out.println(stu.getProperty("name", new String()));
}
//Output
王翠花

如果一个索引对应着多个节点，例如如果将年龄作为索引键，那么会有多个学生节点有着相同的年龄。

这种情况迭代IndexHits即可。有两点需要注意：

1. IndexHits是一次性迭代，不能重复使用。
2. 使用完IndexHits后应该关闭。如果所有结果都已迭代，IndexHits会自动关闭，否则需要调用close()方法手动关闭。

在关系数据库中，如果更改有索引的数据，索引也会跟着自动更新。

但是对于Neo4j中采用手动方式创建的索引，Neo4j并不会随着数据的改变而自动更新。

既然没有这种机制，那么只能采用一种笨方法，就是“先删除后添加”等于“更新”。

删除索引使用Index的remove()方法。

try (Transaction tx = graphDb.beginTx()) {
    String stuEmail = "hua@qq.com";
    // 获得索引
    IndexManager indexManager = graphDb.index();
    Index<Node> stuIndex = indexManager.forNodes("students");
    // 获得要删除索引对应的节点
    Node stuNode = stuIndex.get("email", stuEmail).getSingle();
    // 删除索引
    stuIndex.remove(stuNode, "email", stuNode.getProperty("email"));
    // 输出
    for (Node n : stuIndex.query("email", "*")) {
        System.out.println(n.getProperty("name"));
    }
}
// Output
李小明
杨小红

可以看到一个索引项已经删除，这时重新对节点的属性进行设置，然后调用索引的add()方法就能完成手动的更新。

如果想删除整个索引，使用delete()方法。

indexManager.forNodes(indexName).delete();

相对于对节点建索引，关系索引很少用到，因为需要查询的对象一般都是实体，也就是节点。

虽然可以手动创建和维护索引，但是感觉很麻烦，下面介绍由数据库自动创建和维护索引的方法。

模式索引

模式索引和关系数据库中的索引很相似。

每一个索引会对应一个标签和一组属性。例如对学生的姓名name进行索引，你只需要定义索引，数据库会负责维护它们。

无论是更新还是删除节点，索引都会自动更新或者删除。

创建模式索引的方法如下：

IndexDefinition indexDefinition;
try (Transaction tx = graphDb.beginTx()) {
    Schema schema = graphDb.schema();
    indexDefinition = schema.indexFor(Label.label("Student")).on("name").create();
    tx.success();
}

首先要获取数据库的模式，然后提供Label和Property就完成了索引的创建，比手动创建简单了不少。

查询也同样简单，使用ResourceIterator存放结果集。

需要注意，如果ResourceIterator没有完全迭代，则需要使用close()方法手动关闭。

try (Transaction tx = graphDb.beginTx()) {
    ResourceIterator<Node> stus = graphDb.findNodes(Label.label("Student"), "name", "王翠花");
    while (stus.hasNext()) {
        System.out.println(stus.next().getProperties("name", "email"));
    }
    tx.success();
}

输出结果：

{name=王翠花, email=hua@qq.com}

删除索引的方法：

try (Transaction tx = graphDb.beginTx()) {
    Label label = Label.label("Student");
    for (IndexDefinition indexDefinition : graphDb.schema().getIndexes(label)) {
        // There is only one index
        indexDefinition.drop();
    }
    tx.success();
}

自动索引

《Neo4j 实战》这本书中的数据库版本是2.x，书中提到了自动索引，一种通过配置文件来创建索引的方法。

但是在目前的3.x版本中已经废弃，建议使用模式索引代替。

何时使用索引

《你知道数据库索引的工作原理吗》看完这篇文章，复习了关系数据库中的索引，也对理解图数据库的索引有所帮助，因为两者大同小异。

创建索引都是为了加快查找速度，但是索引的缺点就是会占用额外的磁盘空间，索引太多可能会导致磁盘空间不足，在进行插入和更新操作时也会影响性能。

下图是使用索引和不使用索引查找搜索所有节点所需要的时间对比：

图片来源：《Neo4j 实战》

可以看到使用索引大大加快了查找速度。但是有时在查询上提高的性能可能会被抵消。

下图显示了随着节点数量的增加，创建一个新节点所需的时间，有索引情况下需要的时间差不多是无索引的两倍。

图片来源：《Neo4j 实战》

所以在创建索引时要有所权衡，对于那写频繁更新和创建的数据要谨慎选择索引。

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参考资料

https://neo4j.com/docs/java-reference/3.2/#tutorials-java-embedded-index

《Neo4j 实战》