MongoDB——基础操作

Posted 2022-01-31 小王子jvm

MongoDB基本介绍

传统的关系型数据库（如mysql），在数据操作的“三高”需求以及应对Web2.0的网站需求面前，显得力不从心。 解释：“三高”需求：

• High performance - 对数据库高并发读写的需求。
• Huge Storage - 对海量数据的高效率存储和访问的需求。
• High Scalability && High Availability- 对数据库的高可扩展性和高可用性的需求。

而MongoDB可应对“三高”需求。

具体的应用场景如：

1. 社交场景，使用 MongoDB 存储存储用户信息，以及用户发表的朋友圈信息，通过地理位置索引实现附近的人、地点等功能。
2. 游戏场景，使用 MongoDB 存储游戏用户信息，用户的装备、积分等直接以内嵌文档的形式存储，方便查询、高效率存储和访问。
3. 物流场景，使用 MongoDB 存储订单信息，订单状态在运送过程中会不断更新，以 MongoDB 内嵌数组的形式来存储，一次查询就能将订单所有的变更读取出来。
4. 物联网场景，使用 MongoDB 存储所有接入的智能设备信息，以及设备汇报的日志信息，并对这些信息进行多维度的分析。
5. 视频直播，使用 MongoDB 存储用户信息、点赞互动信息等。

这些应用场景中，数据操作方面的共同特点是： 数据量大 、写入操作频繁（读写都很频繁）、价值较低的数据，对事务性要求不高对于这样的数据，我们更适合使用MongoDB来实现数据的存储。

所以什么是MongoDB？

MongoDB是一个开源、高性能、无模式的文档型数据库，当初的设计就是用于简化开发和方便扩展，是NoSQL数据库产品中的一种。是最 像关系型数据库（MySQL）的非关系型数据库。

它支持的数据结构非常松散，是一种类似于 JSON 的 格式叫BSON，所以它既可以存储比较复杂的数据类型，又相当的灵活。

MongoDB中的记录是一个文档，它是一个由字段和值对（field:value）组成的数据结构。MongoDB文档类似于JSON对象，即一个文档认为就是一个对象。字段的数据类型是字符型，它的值除了使用基本的一些类型外，还可以包括其他文档、普通数组和文档数组。

什么东西都是这样，类比一下，一下子就清晰了很多：

SQL术语/概念	MongoDB术语/概念	解释/说明
database	database	数据库
table	collection	数据库表/集合
row	document	数据行/文档
column	filed	数据库字段/域
index	index	索引
table joins		表连接,MongoDB不支持
	嵌入文档	MongoDB通过嵌入式文档来替代多表连接
primary key	primary key	主键/MongoDB自动将_id字段设置为主键

数据类型

MongoDB的最小存储单位就是文档(document)对象。文档(document)对象对应于关系型数据库的行。数据在MongoDB中以 BSON（Binary-JSON）文档的格式存储在磁盘上。

BSON（Binary Serialized Document Format）是一种类似json的一种二进制形式的存储格式，简称Binary JSON。BSON和JSON一样，支持内嵌的文档对象和数组对象，但是BSON有JSON没有的一些数据类型，如Date和BinData类型。

BSON采用了类似于 C 语言结构体的名称、对表示方法，支持内嵌的文档对象和数组对象，具有轻量性、可遍历性、高效性的三个特点，可以有效描述非结构化数据和结构化数据。这种格式的优点是灵活性高，但它的缺点是空间利用率不是很理想。

单机部署（安装流程）

Windows安装

下载安装包

MongoDB 提供了可用于 32 位和 64 位系统的预编译二进制包，你可以从MongoDB官网下载安装，MongoDB 预编译二进制包下载地址： https://www.mongodb.com/download-center#community

下载zip压缩包，然后解压到一个文件夹中，在解压目录中自己手动简历一个文件夹用来放数据：例如：data/db

启动方式：

• 在 bin 目录中打开命令行提示符，输入如下命令：mongod --dbpath=..\\data\\db

在启动信息中可以看到，mongoDB的默认端口是27017，如果我们想改变默认的启动端口，可以通过–port来指定端口。 为了方便我们每次启动，可以将安装目录的bin目录设置到环境变量的path中， bin 目录下是一些常用命令，比如 mongod 启动服务用的， mongo 客户端连接服务用的。

• 配置文件方式启动服务

在解压目录中新建 config 文件夹，该文件夹中新建配置文件 mongod.conf ，内如参考如下：

storage:
    #指定数据文件位置，也就是上面创建的文件夹
    dbPath: D:\\学习资源\\mongodb\\mongodb-win32-x86_64-windows-4.4.6\\data\\db

详细配置项内容可以参考官方文档：https://docs.mongodb.com/manual/reference/configuration-options/

[ PS ]：配置文件中如果使用双引号，比如路径地址，自动会将双引号的内容转义。如果不转义，则会报错：

启动方式：mongod -f ../config/mongod.conf 或 mongod --config ../config/mongod.conf

其他配置参考：

systemLog:
    destination: file
    #生成的日志文件放在那个位置
    path: "D:/mongodb-win32-x86_64-2008plus-ssl-4.0.1/log/mongod.log"
    #产生的日志以追加的方式添加
    logAppend: true
storage:	
    journal:
    	enabled: true
    #数据文件
	dbPath: "D:/mongodb-win32-x86_64-2008plus-ssl-4.0.1/data"
net:
    #bindIp: 127.0.0.1
    port: 27017
setParameter:
	# 
    enableLocalhostAuthBypass: false

Shell连接(mongo命令)

在命令提示符输入以下shell命令即可完成登陆 mongo 或 mongo --host=127.0.0.1 --port=27017

查看已经有的数据库 ： >show databases（其实这个数据库和MySQL有点像，只不过MySQL存储数据是拆散，这个是一个文档也就是完整的存储，然后二者的语法使用不同罢了）

退出：exit

Compass-图形化界面客户端

到MongoDB官网下载MongoDB Compass 地址：https://www.mongodb.com/try/download/compass

如果是下载安装版，则按照步骤安装；如果是下载加压缩版，直接解压，执行里面的 MongoDBCompassCommunity.exe 文件即可。 在打开的界面中，输入主机地址、端口等相关信息，点击连接：然后输入对应的IP和端口即可。

Linux系统安装

其实和Windows差不多也是这几个操作，步骤如下：(有点坑最好使用docker部署)

1. 下载对应的安装包：mongod-linux-x86_64-4.0.10.tgz 。

2. 上传压缩包到Linux中，解压到当前目录：tar -xvf mongodb-linux-x86_64-4.0.10.tgz

3. 移动解压后的文件夹到指定的目录中：mv mongodb-linux-x86_64-4.0.10 /usr/local/mongodb

4. 新建几个目录，分别用来存储数据和日志：

   #数据存储目录
   mkdir -p /mongodb/single/data/db
   #日志存储目录
   mkdir -p /mongodb/single/log
   

5. 新建并修改配置文件：vi /mongodb/single/mongod.conf

   配置文件的内容如下：

   systemLog:
       #MongoDB发送所有日志输出的目标指定为文件
       destination: file
       #mongod或mongos应向其发送所有诊断日志记录信息的日志文件的路径
       path: "/mongodb/single/log/mongod.log"
       #当mongos或mongod实例重新启动时，mongos或mongod会将新条目附加到现有日志文件的末尾。
       logAppend: true
   storage:
       #mongod实例存储其数据的目录。storage.dbPath设置仅适用于mongod。
       dbPath: "/mongodb/single/data/db"
       journal:
       #启用或禁用持久性日志以确保数据文件保持有效和可恢复。
       	enabled: true
   processManagement:
       #启用在后台运行mongos或mongod进程的守护进程模式。
       fork: true
   net:
       #服务实例绑定的IP，默认是localhost
       bindIp: localhost,192.168.0.2
       #绑定的端口，默认是27017
       port: 27017
   

   注意格式是yaml格式！！！

6. 启动MongoDB服务： /usr/local/mongodb/bin/mongod -f /mongodb/single/mongod.conf

如果出错了，自行百度吧，不多不说21世纪了，用docker还是最舒服的。

docker安装方式

首先拉去镜像：docker pull mongo

然后启动容器运行这个镜像：docker run --name mongodb -p 27017:27017 -d mongo:latest

上面两种安装方式，如果有数据损坏，则需要进行如下操作（了解）：

1. 删除lock文件：rm -f /mongodb/single/data/db/*.lock
2. 修复数据：./mongod --repair --dbpath=/mongodb/single/data/db

常用命令大全

基本案例

存放文章评论的数据存放到MongoDB中，数据结构参考如下：

数据库：articledb

数据库相关操作

• 选择和创建数据库：use DBName，如果这个数据库不存在会自动的创建。所以创建也是这个命令。

• 查看有权限查看的数据库：show dbs或者show databases

• 查看当前使用的数据库：db

  MongoDB 中默认的数据库为 test，如果你没有选择数据库，集合将存放在 test 数据库中。

• 删除数据库：db.dropDatabase()，主要用来删除已经持久化的数据库

有一些数据库名是保留的，可以直接访问这些有特殊作用的数据库。

• admin：保存的就是用户的基本信息以及对应的一个权限
• local: 用来存储限于本地单台服务器的任意集合
• config: 当Mongo用于分片设置时，config数据库在内部使用，用于保存分片的相关信息。

集合相关操作

集合，类似关系型数据库中的表。 可以显示的创建，也可以隐式的创建

• 集合的创建db.createCollection(name)，这个name就是创建的集合名字。

  例如：创建一个sheep，db.createCollection(“sheep”).

• 查看当前数据库的集合：show collections 或者 show tables(好家伙，直接和MySQL一样)

• 集合的删除：db.collection.drop()【删除所有集合】 或者 db.集合名字.drop()【删除指定集合】

  如果成功删除选定集合，则 drop() 方法返回 true，否则返回 false。

  例如删除上面创建的这个集合：db.mycollection.drop()

当向一个集合中插入一个文档的时候，如果集合不存在，则会自动创建集合。

文档操作（CRUD）

文档（document）的数据结构和 JSON 基本一样。 所有存储在集合中的数据都是 BSON 格式

文档插入

• 单个插入，使用insert() 或 save() 方法向集合中插入文档，语法如下：

db.collection.insert(
    
        json数据格式即可
    
)
# 例如：
db.comment.insert(
    
        "articleid":"100000",
        "content":"今天天气真好，阳光明媚",
        "userid":"1001",
        "nickname":"Rose",
        "createdatetime":new Date(),
        "likenum":NumberInt(10),
        "state":null
    
)
# 说明：
1）comment集合如果不存在，则会隐式创建
2）mongo中的数字，默认情况下是double类型，如果要存整型，必须使用函数NumberInt(整型数字)，否则取出来就有问题了。
3）插入当前日期使用 new Date()
4）插入的数据没有指定 _id ，会自动生成主键值
5）如果某字段没值，可以赋值为null，或不写该字段。

如果执行之后返回：WriteResult( "nInserted" : 1 )代表插入成功。

1. 文档中的键/值对是有序的。
2. 文档中的值不仅可以是在双引号里面的字符串，还可以是其他几种数据类型（甚至可以是整个嵌入的文档)。
3. MongoDB区分类型和大小写。
4. MongoDB的文档不能有重复的键。
5. 文档的键是字符串。除了少数例外情况，键可以使用任意UTF-8字符。

文档键命名规范：

1. 键不能含有\\0 (空字符)。这个字符用来表示键的结尾。
2. .和$有特别的意义，只有在特定环境下才能使用。
3. 以下划线"_"开头的键是保留的(不是严格要求的)。

• 批量插入，没什么好说的，就是多个json数据而已

db.comment.insert(
    
        "_id":"1",
        "articleid":"100000",
        "content":"今天天气真好，阳光明媚",
        "userid":"1001",
        "nickname":"Rose",
        "createdatetime":new Date(),
        "likenum":NumberInt(10),
        "state":null
    ,
    
        "_id":"2",
        "articleid":"100001",
        "content":"今天天气真好，阳光明媚",
        "userid":"1002",
        "nickname":"Lisi",
        "createdatetime":new Date(),
        "likenum":NumberInt(32),
        "state":null
    
)

插入时指定了 _id ，则主键就是该值。 如果某条数据插入失败，将会终止插入，但已经插入成功的数据不会回滚掉。 因为批量插入由于数据较多容易出现失败，因此，可以使用try catch进行异常捕捉处理，测试的时候可以不处理。如（了解）：

try 
    db.comment.insertMany(
        [
            "_id":"1",
            "articleid":"100000",
            "content":"今天天气真好，阳光明媚",
            "userid":"1001",
            "nickname":"Rose",
            "createdatetime":new Date(),
            "likenum":NumberInt(10),
            "state":null
        ,
        
            "_id":"2",
            "articleid":"100001",
            "content":"今天天气真好，阳光明媚",
            "userid":"1002",
            "nickname":"Lisi",
            "createdatetime":new Date(),
            "likenum":NumberInt(32),
            "state":null
        ]
	)
 catch(e)
    print(e)

查询数据的语法格式如下：

db.collection.find(<query>, [projection])

• query：可选。使用查询运算符指定选择筛选器。若要返回集合中的所有文档，请省略此参数或传递空文档 ( )。

• projection ： 可选。指定要在与查询筛选器匹配的文档中返回的字段（投影）。若要返回匹配文档中的所有字段， 请省略此参数。

比如查询所有：db.comment.find() 或 db.comment.find()

这里你会发现每条文档会有一个叫_id的字段，这个相当于我们原来关系数据库中表的主键，当你在插入文档记录时没有指定该字段，MongoDB会自动创建，其类型是ObjectID类型。 如果我们在插入文档记录时指定该字段也可以，其类型可以是ObjectID类型，也可以是MongoDB支持的任意类型。

• 按一定条件来查询

比如我想查询userid为1003的记录，怎么办？很简单！只 要在find()中添加参数即可，参数也是json格式，如：db.comment.find(userid:'1003')

如果你只需要返回符合条件的第一条数据，我们可以使用findOne命令来实现，语法和find一样。 如：查询用户编号是1003的记录，但只最多返回符合条件的第一条记录：db.comment.findOne(userid:'1003')

• 投影查询（Projection Query）：

如果要查询结果返回部分字段，则需要使用投影查询（不显示所有字段，只显示指定的字段）。

如：查询结果只显示 _id、userid、nickname ：(1表示显示，0表示不显示)

> db.comment.find(userid:"1003",userid:1,nickname:1)
 "_id" : "4", "userid" : "1003", "nickname" : "凯撒" 
 "_id" : "5", "userid" : "1003", "nickname" : "凯撒" 

默认 _id 会显示。如：查询结果只显示 、userid、nickname ，不显示 _id ：

> db.comment.find(userid:"1003",userid:1,nickname:1,_id:0)
 "userid" : "1003", "nickname" : "凯撒" 
 "userid" : "1003", "nickname" : "凯撒" 

文档的更新

更新文档的语法：

db.collection.update(query, update, options)
//或
db.collection.update(
    <query>,	//查找想更新的数据
    <update>,	//更新后的数据
    
    //下面这都是可选项，代表一些更新的特性
    
        upsert: <boolean>,
        multi: <boolean>,
        writeConcern: <document>,
        collation: <document>,
        arrayFilters: [ <filterdocument1>, ... ],
        hint: <document|string> // Available starting in MongoDB 4.2
    
)

例如：我们想修改_id为1的记录，点赞量为1001，输入以下语句：

db.comment.update(_id:"1",likenum:NumberInt(1001))

执行后，我们会发现，这条文档除了likenum字段其它字段都不见了，由于没有指定其他字段，默认删除了。

如果想要局部修改，们需要使用修改器$set来实现，命令如下：（修改_id为2的记录，浏览量为889）

db.comment.update(_id:"2",$set:likenum:NumberInt(889))

批量修改：

//默认只修改第一条数据
db.comment.update(userid:"1003",$set:nickname:"凯撒2")
//修改所有符合条件的数据,如果不加后面的参数，则只更新符合条件的第一条记录
db.comment.update(userid:"1003",$set:nickname:"凯撒大帝",multi:true)

列值增长的修改，实现对某列值在原有值的基础上进行增加或减少，可以使用 $inc 运算符来实现。

//对3号数据的点赞数，每次递增1
db.comment.update(_id:"3",$inc:likenum:NumberInt(1))

文档删除

删除文档的语法结构：db.集合名称.remove(条件)

以下语句可以将数据全部删除，请慎用：db.集合名称.remove()

如果删除指定条件的例如：db.comment.remove(_id;"1")

高级的查询

统计查询

统计查询使用count()方法，语法如下：db.collection.count(query, options)

例如：统计所有记录数量：db.comment.count()

再如：按条件统计记录数（统计userid为1003的记录条数）：db.comment.count(userid:"1003")

默认情况下 count() 方法返回符合条件的全部记录条数

分页查询

可以使用limit()方法来读取指定数量的数据，使用skip()方法来跳过指定数量的数据。

基本语法如下所示：db.collection.find().limit(NUMBER).skip(NUMBER)

如果你想返回指定条数的记录，可以在find方法后调用limit来返回结果(TopN)，默认值20，例如：db.comment.find().limit(3)

skip方法同样接受一个数字参数作为跳过的记录条数。（前N个不要），默认值是0

db.comment.find().skip(3)

需求：每页2个，第二页开始：跳过前两条数据，接着值显示3和4条数据

//第一页
db.comment.find().skip(0).limit(2)
//第二页
db.comment.find().skip(2).limit(2)
//第三页
db.comment.find().skip(4).limit(2)

总的来说跟MySQL使用差不多，用法不同罢了。

排序查询

sort() 方法对数据进行排序，sort() 方法可以通过参数指定排序的字段，并使用 1 和 -1 来指定排序的方式，其中 1 为升序排列，而 -1 是用 于降序排列。

语法如下所示：db.集合名称.find().sort(排序方式)

例如：对userid降序排列，并对访问量进行升序排列：db.comment.find().sort(userid:-1,likenum:1)

skip(), limilt(), sort()三个放在一起执行的时候，执行的顺序是先 sort(), 然后是 skip()，最后是显示的 limit()，和命令编写顺序无关。

正则表达式条件查询

MongoDB的模糊查询是通过正则表达式的方式实现的。格式为：

db.集合.find(字段:/正则表达式/)

正则表达式是js的语法，直接量的写法。 例如，我要查询评论内容包含“开水”的所有文档，代码如下：db.comment.find(content:/开水/)

如果要查询评论的内容中以“专家”开头的，代码如下：db.comment.find(content:/^专家/)

比较查询

<, <=, >, >= 这个操作符也是很常用的，格式如下:

db.集合名称.find( "field" :  $gt: value ) // 大于: field > value
db.集合名称.find( "field" :  $lt: value ) // 小于: field < value
db.集合名称.find( "field" :  $gte: value ) // 大于等于: field >= value
db.集合名称.find( "field" :  $lte: value ) // 小于等于: field <= value
db.集合名称.find( "field" :  $ne: value ) // 不等于: field != value

查询评论点赞数量大于700的记录：db.comment.find(likenum:$gt:NumberInt(700))

包含查询

包含使用$in操作符。 示例：查询评论的集合中userid字段包含1003或1004的文档

db.comment.find(userid:$in:["1003","1004"])

不包含使用$nin操作符。 示例：查询评论集合中userid字段不包含1003和1004的文档：

db.comment.find(userid:$nin:["1003","1004"])

条件连接查询

我们如果需要查询同时满足两个以上条件，需要使用$and操作符将条件进行关联。（相 当于SQL的and） 格式为：$and:[ , , ]

示例：查询评论集合中likenum大于等于700 并且小于2000的文档

db.comment.find($and:[likenum:$gte:NumberInt(700),likenum:$lt:NumberInt(2000)])

如果两个以上条件之间是或者的关系，我们使用 操作符进行关联，与前面 and的使用方式相同格式为：$or:[ , , ]

查询评论集合中userid为1003，或者点赞数小于1000的文档记录：

db.comment.find($or:[ userid:"1003" ,likenum:$lt:1000 ])

常用命令小结

选择切换数据库：use articledb
插入数据：db.comment.insert(bson数据)
查询所有数据：db.comment.find();
条件查询数据：db.comment.find(条件)
查询符合条件的第一条记录：db.comment.findOne(条件)
查询符合条件的前几条记录：db.comment.find(条件).limit(条数)
查询符合条件的跳过的记录：db.comment.find(条件).skip(条数)
修改数据：db.comment.update(条件,修改后的数据) 或db.comment.update(条件,$set:要修改部分的字段:数据)
修改数据并自增某字段值：db.comment.update(条件,$inc:自增的字段:步进值)
删除数据：db.comment.remove(条件)
统计查询：db.comment.count(条件)
模糊查询：db.comment.find(字段名:/正则表达式/)
条件比较运算：db.comment.find(字段名:$gt:值)
包含查询：db.comment.find(字段名:$in:[值1，值2])或db.comment.find(字段名:$nin:[值1，值2])
条件连接查询：db.comment.find($and:[条件1,条件2])或db.comment.find($orMongoDB基础命令及操作

 MongoDB基础教程系列--第二篇 MongoDB基本操作
 在window中MongoDB基础操作
 Mongodb基础操作实践- -Mongodb Shell端
 MongoDB基础教程系列--第三篇 MongoDB基本操作
 MongoDB基础教程系列--第七篇 MongoDB 聚合管道