WindowsでNeo4jを使ってみる

**この記事は、Neo4j v4.0(2020-01)に合わせて更新しています！**


Windows10でグラフDB Neo4jをインストールしてみました。

グラフDBとは、RDBでは処理困難な、非常に複雑なネットワーク状のデータ処理に特化したデータベースです。

* 1つのSQL文で結合関係が10個以上発生するような処理
* SQLでは、書き切れないような処理（遅くて困っているものも含めて）
* そもそも、関係性が複雑すぎてデータベース設計自体が困難

グラフDBのデータモデルは、文字通り、グラフ（頂点と辺）です。RDBと違って結合関係を永続化します。辺(WRITE)の前後に始点の終点のIDを持たせて、インデックスのような働きをさせています（トラバーサルと言います）。

![datamodel4type.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/69832/0445d0d6-5334-a8f2-e74c-a45c55235741.png)


RDBのように結合関係を紐解く必要がないために、とても複雑な処理を簡明な構文で書けるし、高速処理が可能です。

ネットワーク状のデータとは、どのようなデータでしょうか。

そもそも、すべてのデータは何かしらの繋がりを持ち、本質的にネットワークの形状をしています。そこにあるのは、データ間の繋がりの密度が高いか低いか、階層が深いか浅いか、だけの問題です。そのなかでグラフDBは、繋がりの密度が高く、階層が深いデータ処理に向いています。

グラフモデルの場合、データベース設計がとても簡単です。エンジニアでなくても、自分が担当している業務のフローは書けると思います。それが、そのままデータベースのスキーマになります。

![datamodel-of-network&IT.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/69832/2ccab304-9607-d1fe-1696-448b6d5b7d1a.png)
Displaying 17 nodes, 63 relationships.


>このスキーマは、オンラインサンドボックスの「Network and IT Management」のデータモデルです。
https://neo4j.com/sandbox/


複雑なネットワーク構造のデータをSQLで処理しようとすると、いわゆる「ジョインボム(join bomb)」の問題に直面します。想像を絶する長さでノロノロしたクエリのことです。それでも、SQLで書き切れるなら幸いな方です。プロシジャーを書く羽目になるかも知れません。その時点でリアルタイム処理は遠のいてしまいます。

Neo4jは、とても複雑なネットワーク状のデータ処理に最適化された、Cypher（サイファー）というクエリ言語を使ってデータ処理を行います。


# Neo4jのインストール
##事前準備

[参考]
https://neo4j.com/docs/operations-manual/current/installation/windows/

最新のNeo4j 4.xは、Java 11が必要です。

|Neo4j 3.x|Neo4j 4.x|
|---------|---------|
|Java 8   |Java 11  |

OpenJDK11をダウンロードします。
https://jdk.java.net/archive/

[file]
openjdk-11.0.2_windows-x64_bin.zip

ZIPファイルを解凍し、次のように配置します。

|C:\Java\jdk-11.0.2|
|------------------|

パースを通す必要があります。

* スタートメニューから 「Windowsシステムツール」→「コントロールパネル」を選ぶ
* 「システムとセキュリティ」→「システム」→「システム詳細設定」→「環境変数」を選ぶ
* 「システム環境変数」で、次のように登録

|変数名|JAVA_HOME
|------|------|
|変数値|C:\Java\jdk-11.0.2|

* 「Path」を選んで、次のように登録

|%JAVA_HOME%\bin|
|---------------|

環境変数パネルを閉じて、結果をチェックします。

```
C:\Users\lee>java -version
openjdk version "11.0.2" 2019-01-15
OpenJDK Runtime Environment 18.9 (build 11.0.2+9)
OpenJDK 64-Bit Server VM 18.9 (build 11.0.2+9, mixed mode)
```


## Neo4jインストール

Neo4j Download CenterからWindowsパッケージをダウンロードします。
https://neo4j.com/download-center/#community

[file]
neo4j-community-4.0.1-windows.zip

ファイルを解凍し、${NEO4J_HOME}に移動します。

```
>cd neo4j-community-4.0.1
>dir /b
bin
certificates
conf
data
import
lib
LICENSE.txt
LICENSES.txt
logs
neo4j.cer
NOTICE.txt
plugins
README.txt
run
UPGRADE.txt
```

## Neo4jの起動

Neo4jを起動します。

```
>bin\neo4j console
2020-03-02 08:57:47.364+0000 INFO  ======== Neo4j 4.0.1 ========
2020-03-02 08:57:47.368+0000 INFO  Starting...
2020-03-02 08:57:51.720+0000 INFO  Bolt enabled on localhost:7687.
2020-03-02 08:57:53.994+0000 INFO  Started.
2020-03-02 08:57:54.681+0000 INFO  Remote interface available at http://localhost:7474/
```

ストップするときは、「Ctrl+C」を使います。

これは、フォーグランドで起動しており、neo4j startのようにバックグラウンドで起動しようとすると失敗します。

```
>bin\neo4j start
Service start failed - service 'neo4j' not found
```

Neo4jをサービス登録したい場合は、こちらを参照してください。
https://neo4j.com/docs/operations-manual/current/installation/windows/#windows-service

## Neo4jへログイン

Webブラウザーから、次のように接続します。

```
localhost:7474
```

初期画面では、既定ユーザーとパスワードを使って接続します(neo4j/neo4j)
![windows-install-1.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/69832/aad6e062-ddf6-7da7-f279-9d26b6a1d55a.png)

パスワードをリセットします。
![windows-install-2.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/69832/f89a244f-8b64-84ae-3981-885213bba942.png)

次のようにワーキングパネルが表示されます。ここまで表示できたらインストールは成功です。
![windows-install-3.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/69832/983e9cbc-5dd8-823f-c554-783a04e65c4e.png)


## 演習用の映画データベース作成
Neo4jブラウザーへ、次のように入力し、実行します（右上の実行パターンをクリック）。

```
:play movie graph
```

映画データベースの紹介画面が表示されたら右に移動します。そして、次のような映画データベース作成用のCypherクエリ文が表示されたら、枠のなかをクリックし、コマンドラインにコピーしてから実行します。

![neo4j-install-3.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/69832/5a5dded9-2134-82dd-c182-db808ef5e7c4.png)

次のようなグラフが表示されたらデータベース作成は成功です。

![movie-graph.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/69832/4868ec58-2240-c16e-d1a0-65cbce839e25.png)


## Neo4jのデータ処理
Neo4jのデータ処理は、GUI及びCUIを適切にミックスして行います。

Keanu Reevesさんが出演した映画をグラフとして出力してみます。

```
MATCH (actor:Person {name:'Keanu Reeves'})-[r:ACTED_IN]->(movie)
RETURN actor,movie 
```


![keanu-movie-1.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/69832/f2e55263-de27-94f9-e465-5fda36df519e.png)

グラフの中身はテキストとしても出力できます。

```
MATCH (actor:Person {name:'Keanu Reeves'})-[r:ACTED_IN]->(movie)
RETURN actor.name,movie.title 
```

![keanu-movie-2.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/69832/0468afa3-a703-89eb-3bf6-b2c1b959916c.png)

Cypherを勉強してみたい方は、こちらのオンライントレーニングがお薦めです。
https://neo4j.com/graphacademy/online-training/introduction-to-neo4j/

筆者から言わせると、Cypherはアート（芸術作品）です。

##Neo4jのストップ
「Ctrl+C」を使います。


以上、Neo4j v4.x(2020-01)のインストール手順でした。