【Cypher】COMPOSITE 索引（复合索引）：将多个属性组合在一起进行索引

Cypher 中的 COMPOSITE 索引（Composite Index）详解

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一、什么是 COMPOSITE 索引？

COMPOSITE 索引（复合索引） 是 Neo4j 4.x 及以上版本提供的一种索引类型，可以将多个属性组合在一起进行索引，从而提高组合属性的查询性能。

• COMPOSITE 索引可以对两个或多个属性进行联合索引，从而加速对这些属性组合的查询操作。
• COMPOSITE 索引主要用于：
  • 组合查询： 查询多个属性的组合匹配。
  • 部分匹配： 匹配复合索引的前缀属性。
  • 排序和过滤： 结合 WHERE 和 ORDER BY 进行优化。

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二、COMPOSITE 索引的特点

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2.1 支持的数据类型

• 复合索引可以组合以下数据类型：
  • String
  • Integer
  • Float
  • Boolean
  • Date、LocalDateTime 等日期类型

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2.2 支持的查询操作

• 组合匹配： =
• 部分匹配： 仅匹配复合索引的前缀部分
• 范围匹配： >、<、>=、<=（仅针对数值或日期属性）
• 排序： ORDER BY

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2.3 适用场景

• 查询组合属性时，例如 firstName 和 lastName 的组合查询。
• 需要对多个属性进行联合匹配或联合排序的场景。
• 适用于需要提升多属性联合查询效率的场景。

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三、创建 COMPOSITE 索引

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3.1 基本语法

CREATE INDEX FOR (n:Label) ON (n.property1, n.property2, ...)

• n:Label：指定标签 Label 的节点。
• n.property1, n.property2：指定需要创建 COMPOSITE 索引的多个属性。

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3.2 为多个属性创建 COMPOSITE 索引

CREATE INDEX FOR (n:Person) ON (n.firstName, n.lastName)

• 创建 Person 节点的 firstName 和 lastName 属性上的 COMPOSITE 索引。
• 此索引将加速 firstName 和 lastName 组合匹配的查询。

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3.3 为日期和数值属性创建 COMPOSITE 索引

CREATE INDEX FOR (n:Order) ON (n.orderDate, n.totalAmount)

• 创建 Order 节点 orderDate 和 totalAmount 属性的 COMPOSITE 索引。

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3.4 创建多属性组合索引

CREATE INDEX FOR (n:Employee) ON (n.department, n.role, n.salary)

• 创建 Employee 节点 department、role 和 salary 的组合索引。

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3.5 为关系属性创建 COMPOSITE 索引

CREATE INDEX FOR ()-[r:RATED]-() ON (r.rating, r.timestamp)

• 创建 RATED 关系的 rating 和 timestamp 属性上的 COMPOSITE 索引。

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四、查看和管理 COMPOSITE 索引

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4.1 查看当前数据库中的所有索引

SHOW INDEXES

• 显示数据库中的所有索引，包括 BTREE、TEXT、POINT、RANGE 和 COMPOSITE 索引。

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4.2 查看特定 COMPOSITE 索引的信息

SHOW INDEXES YIELD name, type, labelsOrTypes, properties

• YIELD 关键字筛选返回指定索引的详细信息。
• COMPOSITE 索引的 type 字段会显示 BTREE，但 properties 字段会显示多个属性。

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4.3 删除 COMPOSITE 索引

DROP INDEX myCompositeIndex

• 删除名为 myCompositeIndex 的索引。

DROP INDEX FOR (n:Person) ON (n.firstName, n.lastName)

• 删除 Person 节点 firstName 和 lastName 属性上的 COMPOSITE 索引。

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五、使用 COMPOSITE 索引进行查询

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5.1 组合属性的精确匹配

MATCH (n:Person)
WHERE n.firstName = 'Alice' AND n.lastName = 'Smith'
RETURN n

• 使用 COMPOSITE 索引进行组合匹配，提高查询速度。

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5.2 部分匹配复合索引

MATCH (n:Person)
WHERE n.firstName = 'Alice'
RETURN n

• 只匹配 firstName，仍然可以部分使用 COMPOSITE 索引（前缀匹配）。

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5.3 使用 WHERE 进行范围匹配

MATCH (n:Order)
WHERE n.orderDate >= date('2023-01-01') AND n.totalAmount < 1000
RETURN n

• 通过 COMPOSITE 索引对 orderDate 和 totalAmount 进行范围匹配。

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5.4 使用 ORDER BY 进行排序

MATCH (n:Employee)
WHERE n.department = 'Sales'
RETURN n
ORDER BY n.role ASC, n.salary DESC

• 使用 COMPOSITE 索引进行多属性排序，提高查询效率。

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5.5 分页查询

MATCH (n:Product)
WHERE n.category = 'Electronics'
RETURN n
ORDER BY n.price DESC
SKIP 10 LIMIT 5

• 使用 COMPOSITE 索引进行分页查询，提高数据检索速度。

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六、COMPOSITE 索引的优化建议

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6.1 为经常组合查询的属性创建 COMPOSITE 索引

• 如果多个属性经常在 MATCH 或 WHERE 子句中同时使用，应创建 COMPOSITE 索引提高查询性能。

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6.2 使用 EXPLAIN 和 PROFILE 查看查询计划

EXPLAIN MATCH (n:Person) WHERE n.firstName = 'Alice' AND n.lastName = 'Smith' RETURN n

• EXPLAIN 显示查询计划，确认是否使用了 COMPOSITE 索引。

PROFILE MATCH (n:Person) WHERE n.firstName = 'Alice' AND n.lastName = 'Smith' RETURN n

• PROFILE 执行查询并返回详细信息，包括查询过程中使用的索引。

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6.3 确保组合属性顺序与查询顺序一致

• COMPOSITE 索引是顺序敏感的，查询时必须按照创建索引时的属性顺序进行匹配。

MATCH (n:Person)
WHERE n.lastName = 'Smith' AND n.firstName = 'Alice' -- 错误顺序
RETURN n

• 错误：顺序不匹配，无法使用 COMPOSITE 索引。

MATCH (n:Person)
WHERE n.firstName = 'Alice' AND n.lastName = 'Smith' -- 正确顺序
RETURN n

• 正确：与索引属性顺序匹配，使用 COMPOSITE 索引。

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6.4 避免 OR 查询导致索引失效

MATCH (n:Person)
WHERE n.firstName = 'Alice' OR n.lastName = 'Smith'
RETURN n

• OR 查询无法触发 COMPOSITE 索引，应拆分查询或使用 UNION。

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6.5 在 ORDER BY 中使用 COMPOSITE 索引属性

MATCH (n:Product)
WHERE n.category = 'Electronics'
RETURN n
ORDER BY n.brand, n.price

• 使用 COMPOSITE 索引时，应确保 ORDER BY 使用索引属性，以提高排序性能。

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七、COMPOSITE 索引的使用案例

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7.1 组合属性匹配查询

MATCH (n:Person)
WHERE n.firstName = 'Alice' AND n.lastName = 'Smith'
RETURN n

• 使用 firstName 和 lastName 进行组合匹配，提高查询速度。

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7.2 前缀匹配部分复合索引

MATCH (n:Person)
WHERE n.firstName = 'Alice'
RETURN n

• 仅匹配 firstName 时，仍可部分使用 COMPOSITE 索引进行查询。

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7.3 组合属性进行范围匹配

MATCH (n:Order)
WHERE n.orderDate >= date('2023-01-01') AND n.totalAmount < 500
RETURN n

• 使用 orderDate 和 totalAmount 的组合索引进行范围匹配。

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7.4 使用 ORDER BY 进行多属性排序

MATCH (n:Employee)
WHERE n.department = 'HR'
RETURN n
ORDER BY n.role, n.salary DESC

• 使用 COMPOSITE 索引优化多属性排序。

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7.5 分页查询

MATCH (n:Product)
WHERE n.category = 'Electronics'
RETURN n
ORDER BY n.brand, n.price DESC
SKIP 10 LIMIT 5

• 使用 COMPOSITE 索引进行分页查询，提高数据检索速度。

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八、删除 COMPOSITE 索引

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8.1 删除特定 COMPOSITE 索引

DROP INDEX FOR (n:Person) ON (n.firstName, n.lastName)

• 删除 Person 节点 firstName 和 lastName 属性上的 COMPOSITE 索引。

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8.2 删除所有 COMPOSITE 索引

SHOW INDEXES YIELD name
CALL {
  WITH name
  DROP INDEX name
}

• 删除数据库中所有 COMPOSITE 索引。

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九、常见错误及注意事项

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9.1 索引未生效

MATCH (n:Person)
WHERE n.firstName = 'Alice' AND n.lastName = 'Smith'
RETURN n

• 问题：查询未使用索引。
• 解决：使用 EXPLAIN 或 PROFILE 查看查询计划，确认是否使用了 COMPOSITE 索引。

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9.2 索引顺序不匹配

MATCH (n:Person)
WHERE n.lastName = 'Smith' AND n.firstName = 'Alice'
RETURN n

• 错误：顺序不匹配，无法触发 COMPOSITE 索引。
• 解决：调整 WHERE 子句中的属性顺序，使其与创建索引时的顺序一致。

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.3 删除不存在的索引

DROP INDEX FOR (n:Person) ON (n.firstName, n.lastName)

• 错误：索引不存在时删除会报错，应先使用 SHOW INDEXES 查看索引状态。

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十、总结

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• COMPOSITE 索引 主要用于组合多个属性进行匹配、排序和范围查询，能够大幅提高多属性联合查询的性能。
• 通过 CREATE INDEX 创建 COMPOSITE 索引时，应确保属性的顺序与查询中的匹配顺序一致。
• EXPLAIN 和 PROFILE 可用于验证 COMPOSITE 索引是否生效，并进行性能优化。
• COMPOSITE 索引适用于查询组合属性的场景，但需要注意顺序敏感性和 OR 查询限制。

掌握 COMPOSITE 索引的使用方法，可以帮助你优化 Neo4j 中多属性查询的性能，提高数据库的整体运行效率。