MongoDB学习记录

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一、MongoDB介绍

1.1 mongoDB介绍

1.2 特点

1.3 MongoDB相关术语

 二、安装部署

2.1 Docker安装MongoDB

2.2 非Docker安装MongoDB

2.3  通过Navicat Premium15连接mongoDB

三、MongoDB操作 

3.1 数据库操作

3.2  集合操作

3.3 文档操作

3.3.1 文档介绍

3.3.2 MongoDB 数据类型

3.3.3 插入文档 

3.3.4 MongoDB更新文档

3.3.5 MongoDB 查询文档

3.3.6 MongoDB中limit和skip 

3.3.7 聚合查询

3.3.8  文档删除

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一、MongoDB介绍

1.1 mongoDB介绍

• MongoDB 是由C++语言编写的，是一个基于分布式文件存储的开源数据库系统。
• 在高负载的情况下，添加更多的节点，可以保证服务器性能。
• MongoDB 旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。
• MongoDB 将数据存储为一个文档，数据结构由键值(key=>value)对组成。MongoDB 文档类似于 JSON 对象。字段值可以包含其他文档，数组及文档数组。

1.2 特点

• MongoDB 是一个面向文档存储的数据库，操作起来比较简单和容易。
• 可以在MongoDB记录中设置任何属性的索引                                                                      (如：id="1",name="goudan",Address="beijing")来实现更快查询或排序。
• 可以通过本地或者网络创建数据镜像，这使得MongoDB有更强的扩展性。
• 如果负载的增加（需要更多的存储空间和更强的处理能力） ，它可以分布在计算机网络中的其他节点上这就是所谓的分片。
• Mongo支持丰富的查询表达式。查询指令使用JSON形式的标记，可轻易查询文档中内嵌的对象及数组。
• MongoDb 使用update()命令可以实现替换完成的文档（数据）或者一些指定的数据字段 。
• Mongodb中的Map/reduce主要是用来对数据进行批量处理和聚合操作。
• Map和Reduce。Map函数调用emit(key,value)遍历集合中所有的记录，将key与value传给Reduce函数进行处理。
• Map函数和Reduce函数是使用Javascript编写的，并可以通过db.runCommand或mapreduce命令来执行MapReduce操作。
• GridFS是MongoDB中的一个内置功能，可以用于存放大量小文件。
• MongoDB允许在服务端执行脚本，可以用Javascript编写某个函数，直接在服务端执行，也可以把函数的定义存储在服务端，下次直接调用即可。
• MongoDB支持各种编程语言:RUBY，PYTHON，JAVA，C++，PHP，C#等多种语言。
• MongoDB安装简单。

1.3 MongoDB相关术语

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	数据记录行/文档
column	field	数据字段/域
index	index	索引
table joins		表连接,MongoDB不支持
primary key	primary key	主键,MongoDB自动将==_id字段==设置为主键

通过下图实例，我们也可以更直观的了解Mongo中的一些概念：

 二、安装部署

2.1 Docker安装MongoDB

2.1.1 下载

下载地址：MongoDB Enterprise Server Download | MongoDB

2.1.2 docker-ce安装

# 安装docker
# 默认repo源没有docker-ce安装包，需要新的repo源
# 安装依赖库，yum-utils 提供命令"yum-config-manager" 
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
#设置添加阿里云镜像源
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
# 我们在更新yum源或者出现配置yum源之后，通常都会使用yum makecache 生成缓存
yum makecache fast

# 安装最新版本的docker-ce即可
yum -y install docker-ce
docker --version
systemctl start/stop/status/restart docker

#将docker和镜像重启
systemctl restart docker
systemctl daemon-reload

# 为docker配置镜像加速
cat  < /etc/docker/daemon.json
{
  "registry-mirrors": ["https://fzh5358h.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
systemctl daemon-reload
# 设置开机自启，并重启
systemctl enable docker
systemctl restart docker

2.1.3 mongo镜像下载 

#docker拉取mongo 4.4镜像
docker pull mongo:4.4

2.1.4 mongo容器创建并运行

[root@user1 local]# mkdir -p /usr/local/mongodb/data /usr/local/mongodb/conf /usr/local/mongodb/log
#运行docker容器(没有则创建)，无需密码验证

docker run \
-itd \
--name mongo \
-p 27017:27017 \
-v /usr/local/mongodb/data:/mongo/data \
-v /usr/local/mongodb/conf:/mongo/conf \
-v /usr/local/mongodb/log:/mongo/log \
mongo:4.4

docker run代表运行容器，没有就创建
-i: 允许你对容器内的标准输入 (STDIN) 进行交互
-t: 在新容器内指定一个伪终端或终端
-d: 在后台运行容器并打印containerID
--name: 指定容器名称
-p: 指定端口映射，即将容器的27107端口映射到本机27107
-v: 将本机的目录挂到容器内部/mongo/data目录
mongo:4.4:镜像名称

#创建mongo容器，后期登陆需要密码授权
docker run -itd --name mongo -p 27017:27017 mongo:4.4 --auth  
--auth表示访问时需要密码

2.1.5 docker相关操作 

# 查看容器列表
docker ps
#docker查看mongo日志，mongo为容器名称
docker logs mongo

#停止mongo容器
docker stop mongo

#列出镜像
docker image ls

#列出容器
docker container ls

#容器停止一个或者多个容器
docker container stop de845050dc24
docker container start de845050dc24  #开启一个或者多个容器
docker container restart de845050dc24  #重启一个或者多个容器
docker container run    #重新运行一个新的容器

#删除mongo容器
docker container rm de845050dc24

2.1.6 进入mongo容器

#无需账号登陆mongo，直接进入mongo容器内部，第一个mongo是容器名称，第二个是进入执行mongo
docker exec -it mongo mongo
MongoDB shell version v4.4.14
connecting to: mongodb://127.0.0.1:27017/?compressors=disabled&gssapiServiceName=mongodb
Implicit session: session { "id" : UUID("fa47f0cc-e8c2-44c7-aa90-49e1d9dfdd8f") }
MongoDB server version: 4.4.14
........
> db.collections;
test.collections
> exit;
#进入容器语法：docker exec [OPTIONS] CONTAINER COMMAND [ARG...]
#退出mongo容器
> exit;

# 通过容器名称进入容器内部，并以admin账号登陆mongo
docker exec -it mongo mongo admin
# 容器内部执行指令
db.createUser({ user:'root',pwd:'123456',roles:[ { role:'root', db: 'admin'}]});

2.2 非Docker安装MongoDB

 1)将mongodb-linux-x86_64-enterprise-rhel70-4.4.14.tgz通过MobaXterm_CHS上传至

/root/softwares 下通过命令将压缩包接到usr/local

tar -zxvf /root/softwares/mongodb-linux-x86_64-enterprise-rhel70-4.4.14.tgz -C /usr/local

2)重命名

mv /usr/local/mongodb-linux-x86_64-enterprise-rhel70-4.4.14/ /usr/local/mongodb

3)创建数据、配置、日志目录

mkdir -p /usr/local/mongodb/data /usr/local/mongodb/conf /usr/local/mongodb/log

在mongodb 下的bin建立配置文件夹

vi /usr/local/mongodb/conf/mongodb.conf

然后输入

# mongodb 配置文件
port=27017 #端口
bind_ip=0.0.0.0 #默认是127.0.0.1
dbpath=/usr/local/mongodb/data #数据库存放
logpath=/usr/local/mongodb/log/mongodb.log #日志文件
fork=true #设置后台运行
#auth=true #开启认证

4)启动mongodb
[root@user1 mongodb]# /usr/local/mongodb/bin/mongod --config /usr/local/mongodb/conf/mongodb.conf 
#如果启动报错
/usr/local/mongodb/bin/mongod: error while loading shared libraries: libnetsnmpmibs.so.31: cannot open shared object file: No such file or directory
#解决方案为：安装如下的依赖再次启动MongoDB
yum -y install net-snmp

#启动完可以先本地连接

#连接客户端
[root@user1 mongodb]# /usr/local/mongodb/bin/mongo

2.3  通过Navicat Premium15连接mongoDB

进入Navicat Premium15-->左上角文件-->新建连接-->MongoDB

输入连接名及主机IP后点击确定

连接成功

三、MongoDB操作 

3.1 数据库操作

•  一个mongodb中可以建立多个数据库。

• MongoDB的默认数据库为"test"，该数据库存储在data目录中。

• MongoDB的单个实例可以容纳多个独立的数据库，每一个都有自己的集合和权限，不同的数据库也放置在不同的文件中。

1）通过show dbs命令查看现有数据库

#显示所有数据的列表
> show dbs
admin   0.000GB
config  0.000GB
local   0.000GB

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： 从权限的角度来看，这是"root"数据库。要是将一个用户添加到这个数据库，这个用户自动继承所有数据库的权限。一些特定的服务器端命令也只能从这个数据库运行，比如列出所有的数据库或者关闭服务器。

• local: 这个数据永远不会被复制，可以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。

2）通过db命令显示当前所在数据库对象或集合

> db
test

3）通过use命令连接到一个已存在的数据库或新创建一个数据库

> use local
local

刚创建的数据库 mydb并不在数据库的列表中， 要显示它，需要向新创建的数据库插入一些数据。 

4）通过db.dropDatabase()删除当前数据库

#删除当前数据库，默认为 test，可以使用 db 命令查看当前数据库名
> db
local
> db.dropDatabase()

3.2  集合操作

集合就是 MongoDB 文档组，类似于 RDBMS （关系数据库管理系统)中的表(table)。

集合存在于数据库中，集合没有固定的结构，这意味着你在对集合可以插入不同格式和类型的数据，但通常情况下我们插入集合的数据都会有一定的关联性。

比如，我们可以将以下不同数据结构的文档插入到集合中：

{"id":1}
{"id":1,"name":"zhangsan"}
{"id":1,"name":"zhangsan", "address":"beijing"}

1) Collection的创建

创建有两种方式:

方法一：db.createCollection(name, options)

参数说明：

• name: 要创建的集合名称
• options: 可选参数, 指定有关内存大小及索引的选项。options 有如下的参数：                       在插入文档时，MongoDB 首先检查固定集合的 size 字段，然后检查 max 字段

  字段	类型	描述
  capped	布尔	（可选）如果为 true，则创建固定集合。固定集合是指有着固定大小的集合，当达到最大值时，它会自动覆盖最早的文档。 当该值为 true 时，必须指定 size 参数。
  autoIndexId	布尔	3.2 之后不再支持该参数。（可选）如为 true，自动在 _id 字段创建索引。默认为 false。
  size	数值	（可选）为固定集合指定一个最大值，即字节数。 如果 capped 为 true，也需要指定该字段。
  max	数值	（可选）指定固定集合中包含文档的最大数量

> use mydb
switched to db mydb
> db.createCollection("myct1")

方法二：db.collection.insert({})

当第一个文档插入时，集合就会被创建,这里的collection可以是不存在的，如：

db.myct2.insert({"name":"Lisan","age":20})

2）通过show collections 或 show tables命令查看当前数据库下的表

> show collections
myct1
myct2

3) 通过db.collection.drop()删除指定的collection(表)

#如果成功删除选定集合，则 drop() 方法返回 true，否则返回 false。
> db.myct2.drop()
true

4）通过db.collection.find()来查看表中的文档

后面再跟.pretty()为格式化查询，展示效果更美观，后面在文档部分中会专门介绍。

3.3 文档操作

3.3.1 文档介绍

• 文档的数据结构和 JSON 基本一样。
• 所有存储在集合中的数据都是 BSON 格式。
• BSON 是一种类似 JSON 的二进制形式的存储格式，是 Binary JSON 的简称。
• 文档是一组键值(key-value)对(即 BSON)，一个简单的文档例子如下：{"id":1,"name":"zhangsan", "address":"beijing"}

3.3.2 MongoDB 数据类型

数据类型	描述
String	字符串。存储数据常用的数据类型。在 MongoDB 中，UTF-8 编码的字符串才是合法的。
Integer	整型数值。用于存储数值。根据你所采用的服务器，可分为 32 位或 64 位。
Boolean	布尔值。用于存储布尔值（真/假）。
Double	双精度浮点值。用于存储浮点值。
Min/Max keys	将一个值与 BSON（二进制的 JSON）元素的最低值和最高值相对比。
Array	用于将数组或列表或多个值存储为一个键。
Timestamp	时间戳。记录文档修改或添加的具体时间。
Object	用于内嵌文档。
Null	用于创建空值。
Symbol	符号。该数据类型基本上等同于字符串类型，但不同的是，它一般用于采用特殊符号类型的语言。
Date	日期时间。用 UNIX 时间格式来存储当前日期或时间。你可以指定自己的日期时间：创建 Date 对象，传入年月日信息。
Object ID	对象 ID。用于创建文档的 ID。
Binary Data	二进制数据。用于存储二进制数据。
Code	代码类型。用于在文档中存储 JavaScript 代码。
Regular expression	正则表达式类型。用于存储正则表达式。

 特别地，ObjectId

ObjectId 类似唯一主键，可以很快的去生成和排序，包含 12 bytes，含义是：

• 前 4 个字节表示创建 unix 时间戳,格林尼治时间 UTC 时间，比北京时间晚了 8 个小时
• 接下来的 3 个字节是机器标识码
• 紧接的两个字节由进程 id 组成 PID
• 最后三个字节是随机数

MongoDB 中存储的文档必须有一个 _id 键。这个键的值可以是任何类型的，默认是个 ObjectId 对象

#由于 ObjectId 中保存了创建的时间戳，所以你不需要为你的文档保存时间戳字段，你可以通过 getTimestamp 函数来获取文档的创建时间:

> var newObject = ObjectId()
> newObject.getTimestamp()
ISODate("2022-05-10T10:17:55Z")

#ObjectId 转为字符串

> newObject.str
62a46bd34c256eb2b320f207

3.3.3 插入文档 

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

db.COLLECTION_NAME.insert(document)
或
db.COLLECTION_NAME.insertOne() 和 db.COLLECTION_NAME.insertMany()   #3.2 版本之后新增
或
db.COLLECTION_NAME.save(document)

• save()：如果 _id 主键存在则更新数据，如果不存在就插入数据。该方法新版本中已废弃，可以使用 db.collection.insertOne() 或 db.collection.replaceOne() 来代替。

• insert(): 若插入的数据主键已经存在，则会抛 org.springframework.dao.DuplicateKeyException 异常，提示主键重复，不保存当前数据。

db.collection.insertMany() 用于向集合插入一个新文档，语法格式如下：

db.collection.insertMany(
   [ , , ... ],   -- insertOne()时这儿就一个文档，不需要数组即可
)

写入案例

-- myct1中添加1个文档
> db.myct1.insert({"id":1,"name":"goudan", "address":"beijing"})

-- myct1中添加1个文档
> db.myct1.insertOne({"id":2,"name":"mz", "address":"beijing"})

-- myct1中添加2个文档
> db.myct1.insertMany([{"id":3,"name":"shanjige", "address":"beijing"}

-- myct1中添加1个文档
> db.myct1.save({"id":5,"name":"renzha", "address":"tangshan"})

> db.myct1.find()
{ "_id" : ObjectId("62a46dee4c256eb2b320f208"), "id" : 1, "name" : "goudan", "address" : "beijing" }
{ "_id" : ObjectId("62a46e194c256eb2b320f209"), "id" : 2, "name" : "mz", "address" : "beijing" }
{ "_id" : ObjectId("62a46e644c256eb2b320f20a"), "id" : 3, "name" : "shanjige", "address" : "beijing" }
{ "_id" : ObjectId("62a46e644c256eb2b320f20b"), "id" : 4, "name" : "haonan", "address" : "jianshazui" }
{ "_id" : ObjectId("62a46eae4c256eb2b320f20c"), "id" : 5, "name" : "renzha", "address" : "tangshan" }

3.3.4 MongoDB更新文档

MongoDB 使用 update() 和 save() 方法来更新集合中的文档。
update() 更新
使用update() 方法更新已存在的文档，语法格式如下：

db.collection.update(
   ,
   ,
   {
     upsert: ,
     multi: ,
     writeConcern:
   }
)

参数说明：

• query : update的查询条件，类似sql update查询内where后面的。

• update : update的对象和一些更新的操作符（如$,$inc...）等，也可以理解为sql update查询内set后面的

• upsert : 可选，这个参数的意思是，如果不存在update的记录，是否插入objNew,true为插入，默认是false，不插入。

• multi : 可选，mongodb 默认是false,只更新找到的第一条记录，如果这个参数为true,就把按条件查出来多条记录全部更新。

• writeConcern :可选，抛出异常的级别。

 -- 更新name值zhangsan为zs
> db.myct1.update({"name":"zhangsan"},{$set:{"name":"zs"}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })

save() 更新

save() 方法通过传入的文档来替换已有文档，_id 主键存在就更新，不存在就插入。

-- 更新文档name值zhangsan为zs
> db.myct1.save({ "_id" : ObjectId("62a46eae4c256eb2b320f20c"), "name" : "rz","age":18})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })

注意:使用save方法所有的数据字段均要包括，因为他是覆盖，如果上面只改了name而后面没有加age，新的文档里没有age这个字段。

3.3.5 MongoDB 查询文档

MongoDB 查询文档使用 find() 方法。

find() 方法以非结构化的方式来显示所有文档。find()查询数据的语法格式如下：

db.collection.find(query, projection)[.pretty()]

• query ：可选，使用查询操作符指定查询条件
• projection ：可选，使用投影操作符指定返回的键。查询时返回文档中所有键值， 只需省略该参数即可（默认省略）。
• .pretty() : 美化查询结果。
• 除find()外，还有findOne() 方法，它只返回一个文档。

 MongoDB 与 RDBMS Where 语句比较

操作	格式	范例	RDBMS中的类似语句
等于	{: }	db.col.find({"by":"goudan"}).pretty()	where by = 'goudan'
小于	{:{$lt:}}	db.col.find({"likes":{$lt:50}}).pretty()	where likes < 50
小于或等于	{:{$lte:}}	db.col.find({"likes":{$lte:50}}).pretty()	where likes <= 50
大于	{:{$gt:}}	db.col.find({"likes":{$gt:50}}).pretty()	where likes > 50
大于或等于	{:{$gte:}}	db.col.find({"likes":{$gte:50}}).pretty()	where likes >= 50
不等于	{:{$ne:}}	db.col.find({"likes":{$ne:50}}).pretty()	where likes != 50

MongoDB and条件

MongoDB 的 find() 方法可以传入多个键(key)，每个键(key)以逗号隔开，即常规 SQL 的 AND 条件。

语法格式如下：

>db.col.find({key1:value1, key2:value2}).pretty()

MongoDB OR 条件

MongoDB OR 条件语句使用了关键字 $or,语法格式如下：

>db.col.find(
   {
      $or: [
         {key1: value1}, {key2:value2}
      ]
   }
).pretty()

查询案例

-- 查询myTable所有数据
> db.myct1.find()

-- 查询myTable name=sjg的数据
> db.myct1.find({"name":"sjg"})

-- 查询myTable name=sjg and address=beijing的数据
> db.myct1.find({"name":"sjg","address":"beijing"})

-- 查询myTable name = sjg or address=beijing的数据
> db.myct1.find({$or:[{"name":"sjg"},{"address":"beijing"}]})

-- 查询myTable id > 1 and (name=sjg or address=beijing)的数据
> db.myct1.find({"id":{$gt:1},$or:[{"name":"sjg"},{"address":"beijing"}]})

-- 查询myTable第一条数据
> db.myct1.findOne()

-- 查询myTable满足name=sjg or address=beijing条件的第一条数据
> db.myct1.findOne({$or:[{"name":"sjg"},{"address":"beijing"}]})

3.3.6 MongoDB中limit和skip 

MongoDB Limit() 方法
如果你需要在MongoDB中读取指定数量的数据记录，可以使用MongoDB的Limit方法，limit()方法接受一个数字参数，该参数指定从MongoDB中读取的记录条数。limit()方法基本语法如下所示：

>db.COLLECTION_NAME.find().limit(NUMBER)

MongoDB Skip() 方法
我们除了可以使用limit()方法来读取指定数量的数据外，还可以使用skip()方法来跳过指定数量的数据，skip方法同样接受一个数字参数作为跳过的记录条数。skip() 方法脚本语法格式如下：

>db.COLLECTION_NAME.find().limit(NUMBER).skip(NUMBER)  -- skip默认数量为0

查询案例

> db.myct1.find().limit(2)
> db.myct1.find().limit(2).skip(2)

3.3.7 聚合查询

MongoDB 中聚合(aggregate)主要用于处理数据(诸如统计平均值，求和等)，并返回计算后的数据结果，有点类似 SQL 语句中的 count(*)。

aggregate() 方法

MongoDB中聚合的方法使用aggregate()。aggregate() 方法的基本语法格式如下所示：

>db.COLLECTION_NAME.aggregate(AGGREGATE_OPERATION)

 查询案例

-- 根据address过滤，统计每个城市人数
> db.myct1.aggregate([{$group : {_id : "$address", addr_users : {$sum : 1}}}])

{ "_id" : "tangshan", "addr_users" : 1 }
{ "_id" : "jianshazui", "addr_users" : 1 }
{ "_id" : "beijing", "addr_users" : 3 }

-- 查询总的数据条数
> db.myTable.count()
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3.3.8  文档删除

官方推荐使用 deleteOne() 和 deleteMany() 方法。

删除 name 等于zhangsan的全部文档：

> db.myct1.deleteMany({ name : "zhangsan" })
{ "acknowledged" : true, "deletedCount" : 1 }

删除集合下全部文档：

> db.myTable.deleteMany({})

 3.3.9 通过Navicat Premium15可视化工具操作