Gremlin:图遍历语言

威尼斯官方网站登录,Gremlin简介

Gremlin是Apache TinkerPop
框架下的图遍历语言。Gremlin是一种函数式数据流语言,可以使得用户使用简洁的方式表述复杂的属性图(property
graph)的遍历或查询。每个Gremlin遍历由一系列步骤(可能存在嵌套)组成,每一步都在数据流(data
stream)上执行一个原子操作。

Gremlin包括三个基本的操作:

  • map-step
    对数据流中的对象进行转换;
  • filter-step
    对数据流中的对象就行过滤;
  • sideEffect-step
    对数据流进行计算统计;

以下是Gremlin在一些场景中的具体应用:

  • 1.查找Gremlin朋友的朋友

    g.V().has("name","gremlin").
      out("knows").
      out("knows").
      values("name")
    
  • 2.查找那些由两个朋友共同创建的项目

    g.V().match(
      as("a").out("knows").as("b"),
      as("a").out("created").as("c"),
      as("b").out("created").as("c"),
      as("c").in("created").count().is(2)).
    select("c").by("name")
    
  • 3.给出Gremlin的所有上司,直至CEO

    g.V().has("name","gremlin").
      repeat(in("manages")).
    until(has("title","ceo")).
      path().by("name")
    
  • 4.获得Gremlin合作者的头衔分布

    g.V().has("name","gremlin").as("a").
      out("created").in("created").
    where(neq("a")).
      groupCount().by("title")
    
  • 5.获取Gremlin购买产品的相关产品列表并排序

    g.V().has("name","gremlin").
      out("bought").aggregate("stash").
      in("bought").out("bought").
    where(not(within("stash"))).
      groupCount().order(local).by(values,decr)
    
  • 6.获取排名前十的中心人物

    g.V().hasLabel("person").
      pageRank().
    by("friendRank").
    by(outE("knows")).
      order().by("friendRank",decr).
      limit(10)
    

OLTP 和 OLAP遍历

  • 一次编写,到处运行
    Gremlin遵循“一次编写,到处运行”的设计哲学。这意味着不仅所有的TinkerPop启用的图形系统都能执行Gremlin遍历,而且每个Gremlin遍历都可以被评估为实时数据库查询或批处理查询。(前者被称为在线交易流程(OLTP),后者被称为在线分析流程(OLAP))。

  • 协调多种图遍历
    这种普遍性是由Gremlin遍历机实现的。这种分布式、基于图形的虚拟机了解如何协调多机器图遍历的执行。好处是,用户不需要学习数据库查询语言和域特定的BigData分析语言(例如Spark
    DSL,MapReduce等)。Gremlin是构建基于图的应用程序所必要的,其余一切都交给Gremlin遍历机处理。
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命令式和声明式遍历

Gremlin遍历可以以命令式(程序式)方式,声明性(描述性)方式编写,也可以包含命令性和声明性的混合方式编写。

  • 命令式编写方式
    获得Gremlin合作者的上司名字分布:

    g.V().has("name","gremlin").as("a").
      out("created").in("created").
    where(neq("a")).
      in("manages").
      groupCount().by("name")
    

    一个命令式的Gremlin遍历告诉运行器如何执行遍历中的每一步;然后,遍历器分裂到所有的“Gremlin”的合作者(去除Gremlin自己);下一步,遍历器走到“Gremlin”合作者的上司(managers),最终根据上司的名字进行统计分发。

之所以是命令式的Gremlin遍历,就是它明确地、程序化地告诉遍历器“去这里,然后去那里”。

  • 声明式编写方式
    以下使用声明式编写方式实现了同样的结果:

    g.V().match(
      as("a").has("name","gremlin"),
      as("a").out("created").as("b"),
      as("b").in("created").as("c"),
      as("c").in("manages").as("d"),
    where("a",neq("c"))).
      select("d").
      groupCount().by("name")
    

    声明式的Gremlin遍历并不能告诉遍历器执行它们的步骤的顺序,而是允许每个遍历器从一个(可能嵌套的)模式的集合中选择一个模式来执行。

然而,声明遍历具有额外的好处,它不仅利用了编译时查询计划器(如命令式遍历),而且还是一个运行时查询计划器,根据每个模式的历史统计信息选择下一个执行哪个遍历模式

  • 有利于那些倾向于减少/过滤大多数数据的模式。

用户可以选择上述提出的方式编写自己的遍历语句。不管怎样,用户的遍历语句都会根据具体的执行引擎和遍历策略traversal
strategies被重写。Gremlin为用户提供灵活性表达自己的查询的;图系统也针对具体启用TinkerPop的数据系统进行有效地评估图遍历提供了灵活性。

无缝嵌入主语言

  • 统一主开发语言和图查询语言
    经典数据库查询语言(如SQL)被认为与最终在生产环境中使用的编程语言截然不同。因此,经典数据库要求开发人员既要编写主编程语言,还要编写数据库相应的查询语言。Gremlin统一了这个划分,因为遍历可以用支持功能组合和嵌套(主要编程语言都支持)的任何编程语言编写。因此,用户的Gremlin遍历可以使用应用程序语言(主语言,Host
    language)编写,并受益于主语言及其工具(例如类型检查,语法高亮,点完成等)所提供的优点。目前存在各种Gremlin语言变体,包括:Gremlin-Java,Gremlin-Groovy,Gremlin-Python,Gremlin-Scala等。

  • 示例程序
    比较以下两种方式,高低立判:

    public class GremlinTinkerPopExample {
      public void run(String name, String property) {
    
    Graph graph = GraphFactory.open(...);
    GraphTraversalSource g = graph.traversal();
    
    double avg = g.V().has("name",name).
                   out("knows").out("created").
                   values(property).mean().next();
    
    System.out.println("Average rating: " + avg);
      }
    }
    

public class SqlJdbcExample {
  public void run(String name, String property) {

    Connection connection = DriverManager.getConnection(...)
    Statement statement = connection.createStatement();
    ResultSet result = statement.executeQuery(
      "SELECT AVG(pr." + property + ") as AVERAGE FROM PERSONS p1" +
        "INNER JOIN KNOWS k ON k.person1 = p1.id " +
        "INNER JOIN PERSONS p2 ON p2.id = k.person2 " +
        "INNER JOIN CREATED c ON c.person = p2.id " +
        "INNER JOIN PROJECTS pr ON pr.id = c.project " +
          "WHERE p.name = '" + name + "');

    System.out.println("Average rating: " + result.next().getDouble("AVERAGE")
  }
}

参考资料

The Gremlin Graph Traversal Machine and
Language

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