5.3.5 mongoose操作数据库
Node.js中连接使用mongoose库来操作MongoDB数据库。这里查看mongoose中文版文档。
安装mongoose（前提是已经安装好了mongoDB数据库）。
npm install --save mongoose
Express入口文件index.js中通过代码连接数据库。
注意，不需要等待数据库连接完成，就可以继续后续操作，这些操作在连接完成之前会被缓存起来，一旦连接上就会调用。
var mongoose = require('mongoose');
mongoose.connect('mongodb://localhost/test');
var db = mongoose.connection;
db.on('error', console.error.bind(console, 'connection error:'));
db.once('open', function() {
// we're connected!
});
基本使用
mongoose中创建集合的方式基于Schema，通过它来声明集合每一个文档的数据结构（包括属性和行为）。
var kittySchema = mongoose.Schema({
name: String
});
// kittySchema也可以创建方法，方法给文档实例使用
kittySchema.methods.speak = function () {
var greeting = this.name
? "Meow name is " + this.name
: "I don't have a name";
console.log(greeting);
}
接下来，利用Schema生成用来构造document的model，model表示一个文档的构造体。
var Kitten = mongoose.model('Kitten', kittySchema);
model方法的第一个参数最好使用负数的名字，如果使用单数的名字，它会自动转成复数名称。
通过Kitten来创建一个文档实例
var felyne = new Kitten({ name: 'Felyne' });
console.log(felyne.name);
var fluffy = new Kitten({ name: 'fluffy' });
fluffy.speak(); // "Meow name is fluffy"
保存这两个文档到数据库
felyne.save(function (err, felyne) {
if (err) return console.error(err);
});
fluffy.save(function (err, fluffy) {
if (err) return console.error(err);
});
查找我们保存的数据
Kitten.find(function (err, kittens) {
if (err) return console.error(err);
console.log(kittens);
})
Schema详解
Schema相当于文档字段的定义，或者可以理解成表格数据的表头信息。
以下是 mongoose 的所有合法 SchemaTypes：
String：字符串。
Number：数字，包括整数、小数、十进制、十六进制等。
Date：标准的ISO格式日期。
Buffer：用来存储字节。
Boolean：布尔。
Mixed：可以理解成任意类型，定义时传入Object对象也会被当做Mixed类型处理。
ObjectId：标记用的唯一ID，他不是简单的数字或字符串，由24位Hash字符串组成。
Array：数组。
Decimal128：使用128位二进制表示的十进制超大值整数类型，可用于科学计数法。
Schema：属性也支持使用另一个Schema。
创建Schema字段的方式有两种：
var schema = new Schema({
name: String,
age: { type: Number, min: 18, max:65, default: 20},
any:{}
})
字段配置支持的选项
required: 布尔值或函数 如果值为真，为此属性添加 required 验证器
default: 任何值或函数 设置此路径默认值。如果是函数，函数返回值为默认值
select: 布尔值 指定 query 的默认 projections
validate: 函数 adds a validator function for this property
其他特定字段的配置项请参考这里。
Schema也支持自定义Type。
Model详解
Model是Schema编译而来，表示的是从数据库保存和读取的 documents。
var schema = new mongoose.Schema({ name: String, age: Number });
var Tank = mongoose.model('Child', schema);
尤其注意
第一个参数是跟 model 对应的集合（ collection ）名字的 单数 形式。 Mongoose 会自动找到名称是 model 名字 *复数* 形式的 collection 。 对于上例，Child 这个 model 就对应数据库中 Children 这个 collection。.model() 这个函数是对 schema 做了拷贝（生成了 model）。 你要确保在调用 .model() 之前把所有需要的东西都加进 schema 里了！
以下两种方式都可以保存单条数据，但推荐第二种：
var Tank = mongoose.model('Tank', yourSchema);
var small = new Tank({ size: 'small' });
small.save(function (err) {
if (err) return handleError(err);
// saved!
})
// or
Tank.create({ size: 'small' }, function (err, small) {
if (err) return handleError(err);
// saved!
})
如果 model 是通过调用 mongoose.model() 生成的，它将使用 mongoose 的默认连接。如果自行创建了连接，就需要使用 connection 的 model() 函数代替 mongoose 的 model() 函数。
var connection = mongoose.createConnection('mongodb://localhost:27017/test');
var Tank = connection.model('Tank', yourSchema);
Document
通过Model操作得到的结构都是Document对象（或数组）。Document对象的大多数类型属性都可以直接操作，但是Date类型和Mixed类型则不行，操作之后，需要调用markModified()方法。因此操作属性的底层使用的是set，所以不支持对值直接进行操作。
Tank.findById(id, function (err, tank) {
if (err) return handleError(err);
tank.size = 'large';
// or
tank.set({ size: 'large' });
// 因为Date内部不支持直接调用方法修改自身。
tank.bornDate.setMonth(3);
tank.makModified('bornDate');
tank.save(function (err, updatedTank) {
if (err) return handleError(err);
res.send(updatedTank);
});
});
查询器
查询是mongoose最主要的功能，支持单个和多个查询，支持ID和任何条件查询，同时还支持聚合查询和排序等。
Model 的方法中包含查询条件参数的（ find findById count update ）都可以按以下两种方式执行：
传入 callback 参数，操作会被立即执行，查询结果被传给回调函数（ callback ）。
如果查询时发生错误，error 参数即是错误文档， result 参数会是 null。
如果查询成功，error 参数是 null，result 即是查询的结果。
不传 callback 参数，会返回一个Query实例。
Query 实例本质上是一个封装过的Promise对象。
它支持链式调用。
查询结果的格式取决于做什么操作：
findOne() 是单个文档（有可能是 null ）
find() 是文档列表
count() 是文档数量
update() 是被修改的文档数量。
Models API 文档中有详细描述被传给回调函数的值。
var Person = mongoose.model('Person', yourSchema);
Person.
find({
occupation: /host/,
'name.last': 'Ghost',
age: { $gt: 17, $lt: 66 },
likes: { $in: ['vaporizing', 'talking'] }
}).
limit(10).
sort({ occupation: -1 }).
select({ name: 1, occupation: 1 }).
exec(callback);
填充（populate）
mongoose里的populate类似SQL中的join操作，也就是可以进行级联查询。
创建了两个 Model。Person model 的 stories 字段设为 ObjectId数组。 ref 选项告诉 Mongoose 在填充的时候使用哪个 model，本例中为 Story model。 所有储存在此的 _id 都必须是 Story model 中 document 的 _id。
var mongoose = require('mongoose');
var Schema = mongoose.Schema;
var personSchema = Schema({
_id: Schema.Types.ObjectId,
name: String,
age: Number,
stories: [{ type: Schema.Types.ObjectId, ref: 'Story' }]
});
var storySchema = Schema({
author: { type: Schema.Types.ObjectId, ref: 'Person' },
title: String,
fans: [{ type: Schema.Types.ObjectId, ref: 'Person' }]
});
var Story = mongoose.model('Story', storySchema);
var Person = mongoose.model('Person', personSchema);
var author = new Person({
_id: new mongoose.Types.ObjectId(),
name: 'Ian Fleming',
age: 50
});
author.save(function (err) {
if (err) return handleError(err);
var story1 = new Story({
title: 'Casino Royale',
author: author._id // 把Person的Id赋给story1
});
story1.save(function (err) {
if (err) return handleError(err);
// thats it!
});
});
查询Story的方式也很简单，需要在find后面链式调用populate。
被填充的字段已经不是原来的 _id，而是被指定的 document 代替，这个 document 由另一条 query 从数据库返回。
Story.
findOne({ title: 'Casino Royale' }).
populate('author').
exec(function (err, story) {
if (err) return handleError(err);
console.log('The author is %s', story.author.name);
// prints "The author is Ian Fleming"
});
如果我们只需要填充的 document 其中一部分字段怎么办？ 第二参数传入 field name syntax 就能实现。
Story.
findOne({ title: /casino royale/i }).
populate('author', 'name'). // only return the Persons name
exec(callback);
填充多个document可以使用多个populate。
验证
验证可以保证在数据被存储在mongoDB之前对数据进行校验。
如果你要使用验证，请注意一下几点：
验证定义于 SchemaType
验证是一个中间件。它默认作为 pre('save')` 钩子注册在 schema 上
你可以使用 doc.validate(callback) 或 doc.validateSync() 手动验证
验证器不对未定义的值进行验证，唯一例外是 required 验证器，所有 SchemaTypes 都有内建 required 验证器。required 验证器使用 checkRequired() 函数 判定这个值是否满足 required 验证器
验证是异步递归的。当你调用 Model#save，子文档验证也会执行，出错的话 Model#save 回调会接收错误
验证是可定制的
内建验证器处理required：
Numbers 有 min 和 max 验证器.
Strings 有 enum、 match、 maxlength 和 minlength 验证器
内建验证器不够用可以使用validate自建验证器，内建验证器支持返回Promise
var schema = new Schema({
name: {
type: String,
required: true
},
phone: {
type: String,
validate: {
validator: function(v) {
return /\d{3}-\d{3}-\d{4}/.test(v);
},
message: '{VALUE} is not a valid phone number!'
},
required: [true, 'User phone number required']
},
name: {
type: String,
// You can also make a validator async by returning a promise. If you
// return a promise, do **not** specify the `isAsync` option.
validate: function(v) {
return new Promise(function(resolve, reject) {
setTimeout(function() {
resolve(false);
}, 5);
});
}
}
});
var Cat = db.model('Cat', schema);
// This cat has no name :(
var cat = new Cat();
cat.save(function(error) {
assert.equal(error.errors['name'].message,
'Path `name` is required.');
error = cat.validateSync();
assert.equal(error.errors['name'].message,
'Path `name` is required.');
});
中间件
mongoose也提供了和Express类似的中间件机制（或者叫钩子机制）。
根据调用发生的位置，分为pre和post两种钩子，pre是在mongoose指定方法（如save）之前运行，而post是在之后。
var schema = new Schema(..);
schema.pre('save', function(next) {
// do stuff
next();
});
schema.pre('save', async function() {
await doStuff();
await doMoreStuff();
});
// 这个save pre钩子会和前面连个实现并行机制运行
schema.pre('save', true, function(next, done) {
// calling next kicks off the next middleware in parallel
next();
setTimeout(done, 100);
});
save() 函数触发 validate() 钩子，mongoose validate() 其实就是 pre('save') 钩子， 这意味着所有 pre('validate') 和 post('validate') 都会在 pre('save') 钩子之前调用。
Mongoose 4.x 有四种中间件： document 中间件，model 中间件，aggregate 中间件，和 query 中间件。
Document 中间件支持以下 document 操作， this 指向当前 document：
init
validate
save
remove
Query 中间件，this 指向当前 query。 Query 中间件支持以下 Model 和 Query 操作：
count
find
findOne
findOneAndRemove
findOneAndUpdate
update
Query 中间件 不同于 document 中间件：document 中间件中， this 指向被更新 document，query 中间件中， this 指向 query 对象而不是被更新 document。
例如，如果你要在每次 update之前更新 updatedAt 时间戳， 你可以使用 pre 钩子。
schema.pre('update', function() {
this.update({},{ $set: { updatedAt: new Date() } });
});
Model 中间件，this 指向当前 model。 Model 中间件支持以下 Model 操作：
insertMany
Aggregate（聚合） 中间件作用于 MyModel.aggregate()， 它会在你对 aggregate 对象调用 exec() 时执行。 对于 aggregate 中间件，this 指向当前aggregation 对象。
aggregate
mongoose中最重要的API是Model API，需要多加参考。
六. 案例：实现一个后台管理系统
6.1 创建一个git项目，发布到github
在码云上面注册一个账号。
创建一个项目songs-manager
接下来，在你电脑的本地找到一个可以存放工程的目录，比如我们就叫它：~/workspace，把命令行环境切换到这个目录中。
cd ~/workspace
通过git clone 把项目克隆到本地，克隆完毕修改下README.md。整个项目的架构规范就按照这个来即可。
# Songs-Manager
#### 介绍
管理曲库和歌手库的Nodejs练习项目
#### 软件架构
├── README.md - 项目文档
├── app.js - 初始化应用
├── bin - 命令脚本
├── controllers - 定义路由处理的实现逻辑
├── helpers - 可以被项目各部分所调用的功能函数和代码
├── middlewares - Express 中间件，将要处理在进入路由之前的请求
├── models - 表示数据，实现业务逻辑和处理存储
├── package.json - 项目配置及其依赖的包
├── public - 包含所有的静态文件，像图片、样式和脚本
├── routes - 定义路由,这里的路由仅用于转发
├── tests - 测试在其他文件夹的的代码
└── views - 提供模板文件，模板文件将会在你路由中进行渲染和使用
在目录下配置git邮件信息（码云需要绑定了邮箱才可以）
$ git config user.email
express songs-manager创建项目，允许在原项目创建
$ express songs-manager --view=ejs
提示：目标路径已存在，是否继续？输入：y
把工作目录切换到项目目录：
cd ./songs-manager
后续操作就是在整个环境中安装依赖包和开发了
项目中安装nodemon
npm install --save nodemon
或者
yarn add -D nodemon
修改package.json
"license": "Apache Licence 2.0",
"scripts": {
"start": "node ./bin/www",
"debug": "set DEBUG=myapp:* && nodemon --inspect ./bin/www"
}
express生成的项目，默认么有安装依赖，需要用命令安装依赖
npm install
或者
yarn install
启动项目：
npm run start
或者
yarn run start
注意，如果启动不成功很有可能是端口3000已经被占用，需要关闭进程：
windows：
netstat -ano | findstr 端口号
参数为LISTENING 时，就需要手动关闭这个进程，最后一个参数是这个进程的进程号。
taskkill -PID 进程号 -F
mac:
$ lsof -i:端口号
$ kill 进程号
6.2 实现注册登录
接下来，我们利用Express实现一个具备基本功能的曲库管理网站，我们需要使用一个叫Hui的框架。
Hui是一个基于Bootstrap的轻量级前端框架，它的设计风格很美观，而且简单免费，兼容性好。同时提供了一个H-ui.admin，这个是基于Hui的组件库构建的一整套后台管理页面，可以快速开发轻量级网站后台模版。
首先，我们利用这个框架实现一个基本的登录注册功能。
6.2.1 登录页面改造
先进入官网体验一下体验框架，然后下载框架。注意，我们下载H-ui.Admin.page v3.1，它是基于普通页面，而非iframe的。
下载完成后，把它放到songs-manager项目中，留待使用。
把H-ui.Admin.page v3.1的公共的static和lib目录放到public目录中，以便访问HTML页面时可以直接访问到这些静态资源文件。
选中其中的login.html放到views目录下面，并把文件名改为login.ejs，这样该文件就能转成一个ejs文件可以拼接数据了，并把所有script和link标签引用的资源文件路径，指向可访问的根路径下的对应目录。
如static/h-ui/css/H-ui.min.css改成/static/h-ui/css/H-ui.min.css
（可选）删除无用代码，例如：百度统计的代码：
增加routes/index.js的路由，渲染login页面：
/* 登录页面 */
router.get('/login', function (req, res, next) {
res.render('login', { title: '登录管理系统' });
});
查看效果。
6.2.2 后端登录逻辑实现
1. 解决HTTP无状态
上文讲解网络协议的时候，最后我们提到HTTP是无状态协议，这样就导致我们无法光通过HTTP请求就能判断客户端的身份来源（你只知道IP地址，但你不知道对方操作者是人还是机器）。
2. session和cookie
cookie解决了服务器存储和获取客户端身份的问题，它的基本原理是：
当用户第一次浏览某个使用Cookie的网站时，该网站的服务器为该用户生成一个唯一的识别码（Cookie id），同时创建一个Cookie对象；
Cookie是什么?
Cookie是网站为了辨别用户身份、进行session跟踪而储存在用户本地终端上的数据。
Cookie有时候是由服务端生成的，发送给客户端（通常是浏览器）的，当然客户端也可以自己生成Cookie。
Cookie总是保存在客户端中，按在客户端中的存储位置，可分为内存Cookie和硬盘Cookie：
服务器如何通知客户端保存Cookie？
服务器返回给客户端的响应报文可以将Cookie值插入到一个 Set-Cookie HTTP请求报头中。
默认情况下它是一个会话级别的cookie，存储在浏览器的内存中，用户退出浏览器之后被删除。
如何区分会话内存Cookie和持久硬盘Cookie？
如果网站希望浏览器将该Cookie存储在磁盘上，则需要设置最大时效（maxAge），并给出一个以秒为单位的时间（将最大时效设为0则是命令浏览器删除该Cookie）；
如果存储时没有设置失效则是内存Cookie。
浏览器收到该响应报文之后，根据报文头里的Set-Cookie生成相应的Cookie，保存在客户端。该Cookie里面记录着用户当前的信息。
当用户再次访问该网站时，浏览器首先检查所有存储的Cookie，如果找到了该网站的Cookie，则把该Cookie附在请求资源的HTTP请求头上发送给服务器。
服务器接收到用户的HTTP请求报文之后，从报文头获取到该用户的Cookie，从里面找到所需要的东西。
Cookie的主要作用就是在客户端存储用户访问网站的一些信息，以便下次访问时可以携带这些数据进行验证。常用于：
记住密码，下次自动登录。
电商网站保存购物车数据。
记录用户浏览的足迹，定制化广告推荐。
Cookie有哪些缺点？
同域的HTTP请求默认会携带Cookie，而且HTTP请求中的Cookie是明文传递的，所以安全性成问题，不过用HTTPS协议可以解决这个问题。
Cookie的大小限制在4KB左右。对于复杂的存储需求来说是不够用的。
如果想解决上面的两个问题，就应该考虑SessionStorage或者LocalStorage了，这两个都是本地存储API，不仅解决了容量问题，而且存储的数据不会自动被HTTP请求携带。
session解决了HTTP无状态的问题，它利用了Cookie的存储和请求携带的特点，可以判断多次用户连接是否是来源一个用户。
Session是一种服务器端的机制，Session 对象用来存储特定用户会话所需的信息。因此Session是由服务端生成，保存在服务器的内存、缓存、硬盘或数据库中。
它的基本原理是：
用户首次访问服务器，服务器就为该客户端创建一个Session并生成一个与此Session相关的Session id。这个Session id是唯一的、不重复的、不容易找到规律的字符串。
服务器生成Session id之后，这个Session id在本次响应中通过HTTP的响应报文返回到客户端保存，而保存这个Session id的正是Cookie。
浏览器在下次请求时，自动的按照规则把这个Session id发送给服务器。
服务器通过Session id找到存储在服务器上的Session在信息。
Session和Cookie看似很相似，但他们完全不是一个东西，Cookie是服务器用来让客户端存储和携带的数据容器，而Session是服务器判断客户端身份的一种验证方式。
3. 保存会话身份
session是服务器的机制，因此可以用在Express中。
接下来我们就利用session机制来实现一个用户是否登录的过程。
安装相关中间件
npm install --save express-session
express-session：用来方便的创建和操作session，在服务端默认会使用MemoryStore存储 Session，这样在进程重启时会导致Session丢失，且不能多进程环境中传递。在生产环境中，应该使用外部存储，以确保 Session 的持久性。
脚手架生成的项目，cookie-parser已经默认安装好了
改造app.js文件，加入如下代码：
//require others...
var session = require('express-session')
//
app.use(session({
secret:'fddfsjfkl',// 加密session信息的私钥
cookie:{maxAge:60*1000},// Cookie的过期时间
resave:true,// 强制将 session 保存回session存储区，即使在请求期间session从不被修改。
saveUninitialized:true,// 强制将未初始的session保存到存储中。Session在新创建而未修改时，是未初始化状态。
}))
在routes目录中创建一个api.js文件，该文件对应的是/api/v1的路由：
api.js
var express = require('express');
var router = express.Router();
/* 登录页面 */
router.post('/login', function (req, res, next) {
const body = req.body
console.log(body)
if (
body.username === '小明' &&
body.password === '123456' &&
body.email && body.email.toLowerCase() === '[email protected]' &&
body.verifyCode && body.verifyCode.toLowerCase() === '1234'
) {
req.session.isLogin = true
if (body.online === 'online') {
// 以后处理
}
res.send({
username: '小明',
age: 34,
school: '清华大学'
});
} else {
res.status(401).send('登录失败')
}
});
/* 退出登录页面 */
router.post('/logout', function (req, res, next) {
// 销毁当前用户的session
if (req.session && req.session.isLogin) {
req.session.destroy();
res.send('登出成功');
} else {
res.send('当前没有用户登录');
}
});
module.exports = router;
在app.js中，引入api.js：
var apiRouter = require('./routes/api')
// 加在app.use('/users', usersRouter);语句后面
app.use('/api/v1', apiRouter);
通过PostMan测试下接口。
测试登录
测试退出登录
接下来改造前端登录页面login.ejs，使之点击登录按钮可以自动请求接口并处理返回数据。
修改body的主体内容：
主要是添加表单元素的name属性，请求地址，绑定监听器，调整样式。
这里我们使用一个jquery.form.js的库
它可以将一个表单的submit转换成ajax提交，而无须我们做任何多余处理。中文文档在这里，点击查看。
修改下login.ejs中的样式，防止容器内部的表单元素超出容器。
.loginBox{ position:absolute; width:617px; height:370px; background:transparent url("../images/admin-loginform-bg.png") center no-repeat fixed / cover; left:50%; top:50%; margin-left:-309px; margin-top:-244px; padding-top:38px}
验证页面看看，填写验证信息，是否能够登录成功，目前我们用的都是假数据：
{username: "小明", password: "123456", email: "[email protected]", verifyCode: "1234"}