mongoDB - database， collection， view

1. database

在 MongoDB 中，数据库保存一个或多个文档集合。
等价于关系型数据库中的database

// 选中数据库
use 数据库名

如果数据库不存在，MongoDB 会在首次为该数据库存储数据时自动创建该数据库

1.1 命名规范

• 数据库名称区分大小写：
  数据库名称在 MongoDB 中区分大小写。它们还有一个额外的限制，大小写不能是数据库名称之间的唯一区别
• 对于在 Windows系统 上运行的 MongoDB 服务，数据库名称不能包含以下任何字符, 同时也不能包含空字符

  /\. "$*<>:|?
  

• 对于在 Unix 和 Linux 系统上运行的 MongoDB 服务，数据库名称不能包含以下任何字符

  /\. "$
  

• 数据库名称不能为空且必须少于 64 个字符

2. collection

MongoDB 将文档（document）存储在集合（collection）中。集合类似于关系数据库中的表

collection

2.1 命名规范

• 集合名称应以下划线或字母字符开头，并且不能：

  包含 $
  空字符串
  system. 前缀（仅供内部使用）

如果集合名称包含特殊字符，例如下划线字符，或 以数字开头，则要访问集合，使用 mongosh 中的 db.getCollection() 方法或 驱动程序的类似方法 .

• 命名空间长度
  当featureCompatibilityVersion 设置为4.4 及之后版本， . 的总长度（包括了.）不能超过255 字节，
  当featureCompatibilityVersion 设置为4.2及之前版本，总长度不能超过120字节

2.2 创建collection

1. 隐式创建：
   当给一个不存在的集合插入文档或创建索引时，此时系统会自动创建一个对应的集合
2. 显示创建
   MongoDB 提供 db.createCollection() 方法来显式创建具有各种选项的集合，例如设置最大大小或文档验证规则。如果您没有指定这些选项，则不需要显式创建集合

2.3 文档验证

默认情况下，集合不要求其文档具有相同的模式；即单个集合中的文档不需要具有相同的字段集，并且字段的数据类型可以在集合中的文档之间有所不同。 从mongodb 3.2 版本开始，可以在更新和插入操作期间对集合强制执行文档验证规则，参考：https://www.mongodb.com/docs/manual/core/schema-validation/

2.4 唯一标识符（unique Identifiers）

在 3.6 版本新增， 集合被分配了一个不可变的 UUID。集合 UUID 在副本集的所有成员和分片集群中的分片中保持相同。 可以理解为，UUID 是集合在副本集或者集群中的唯一身份标识
在 mongosh 工具中 通过方法db.getCollectionInfos()查看

2.5 固定集合（capped collection）

• 定义：
  固定集合是一种特殊类型的集合，可以声明集合的容量大小，其行为类似于循环队列，数据插入时新文档插入到队列的末尾，如果队列已经满了，旧文档就会被新文档插入覆盖。 固定文档的写入速度快，文档数据被顺序写入磁盘的固定空间（不建立索引）

• 应用场景：
  固定集合适用于任何想要自动淘汰过期属性的场景，比如日志文件，聊天记录，通话信息记录等只需保留最近某段时间内的应用场景，都会使用到MongoDB的固定集合。

• 操作指令
  1.创建
  不同于普通集合，固定集合必须在使用前显式创建，可以调用 db.createCollection() 方法调用
  创建示例：

  // 创建 名为capped 的固定集合，集合的容量为（size）：10000byte
  db.createCollection("capped",{capped:true,size:10000})
  // 创建 名为capped1 的固定集合，集合的容量为（size）：  10000byte，同时指定了集合最多的文档数为1000条
  db.createCollection("capped1",{capped:true,size:10000,max:1000})  
  

  注意： size参数是创建固定集合的必选参数，并且生效的优先级高于max 参数。如果 size 字段小于或等于 4096，则集合的上限为 4096 字节。否则，MongoDB 将提高提供的大小以使其成为 256 的整数倍

  2. 判断是否为固定集合

  // 语法名：db.collection名.isCapped()
  // 判断 名叫capped1的集合是否是固定集合
  db.collection.isCapped()
  

  3. 查询
     如果在未指定排序的固定集合上执行 find()，则 MongoDB 保证结果的排序与插入顺序相同。 要以反向插入顺序检索文档，请发出 find() 以及将 $natural 参数设置为 -1 的 sort() 方法
     示例

  db.cappedCollection.find().sort( { $natural: -1 } )
  

• 特性

  1. 文档是按照顺序插入的，查询不需要索引即可按插入顺序返回文档。从而提高了固定集合的插入吞吐量。
  2. 当插入的文档超过固定集合的容量上限，会自动删除最旧的文档来给新的文档插入
  3. 固定集合默认有 _id 字段和 _id 字段上的索引

• 限制和建议

  1. 从 MongoDB 5.0 开始，在从固定集合中读取数据时，不能设置read concern 为snapshot
  2. 如果您计划更新固定集合中的文档，请创建索引，以便这些更新操作不需要全文档扫描
  3. 从 mongoddb 3.2 版本开始，无法修改或者替换固定集合中文档的大小
  4. 不能从固定集合中删除文档。要从集合中删除所有文档，请使用 drop() 方法删除集合并重新创建集合
  5. 不支持分片技术
  6. 从 MongoDB 4.2 版本开始，不支持在事务中写入固定集合
  7. 不支持 Stable API V1
  8. 聚合管道 $out无法将结果写入固定集合

2.6 时间序列集合（time series collection）

与普通集合相比，在时间序列集合中存储时间序列数据可以提高查询效率，并减少数据和索引的磁盘使用
参考： https://www.jianshu.com/p/52c60e665b9d

3 view

MongoDB 视图是一个可查询对象，其内容由其他集合或视图上的聚合管道定义。 MongoDB 不会将视图内容保存到磁盘。当客户端查询视图时，系统才会计算返回结果。 MongoDB 可以要求客户端具有查询视图的权限。 MongoDB 不支持针对视图的写操作

3.1 创建 view

方法一：
使用mongosh 中的db.createCollection()方法：
该方法既支持collection 的创建 同时也支持view 的创建

db.createCollection(
  "",
  {
    "viewOn" : "",
    "pipeline" : [],
    "collation" : {  }
  }
)

方法二：
使用mongosh 中的db.createView()方法：

db.createView(
  "",
  "",
  [],
  {
    "collation" : {  }
  }
)

注意：必须在与源集合相同的数据库中创建视图

示例：
创建学生集合

db.students.insertMany( [
   { sID: 22001, name: "Alex", year: 1, score: 4.0 },
   { sID: 21001, name: "bernie", year: 2, score: 3.7 },
   { sID: 20010, name: "Chris", year: 3, score: 2.5 },
   { sID: 22021, name: "Drew", year: 1, score: 3.2 },
   { sID: 17301, name: "harley", year: 6, score: 3.1 },
   { sID: 21022, name: "Farmer", year: 1, score: 2.2 },
   { sID: 20020, name: "george", year: 3, score: 2.8 },
   { sID: 18020, name: "Harley", year: 5, score: 2.8 },
] )

``
使用 db.createView() 创建仅限于一年级学生的视图：

db.createView(
   "firstYears",
   "students",
   [ { $match: { year: 1 } } ]
)  

db.createCollection() 方法允许您创建具有特定选项的集合或视图。 下面的示例创建一个graduateStudents 视图。该视图仅包含 $match 阶段选择的文档。可选的排序规则设置确定排序顺序

db.createCollection(
   "graduateStudents",
   {
      viewOn: "students",
      pipeline: [ { $match: { $expr: { $gt: [ "$year", 4 ] } } } ],
      collation: { locale: "en", caseFirst: "upper" }
   }
)

3.2 特性

• 只读权限：
  视图是只支持读操作；视图上的写操作会报错，视图支持如下的读操作方法

db.collection.find()
db.collection.findOne()
db.collection.aggregate()
db.collection.countDocuments()
db.collection.estimatedDocumentCount()
db.collection.count()
db.collection.distinct()

• 索引使用和排序操作

1. 视图可以使用底层的集合的索引
2. 由于索引位于基础集合上，因此您无法直接在视图上创建、删除或重新构建索引，也无法获取视图上的索引列表
3. 从 MongoDB 4.4 开始，您可以在视图上运行 find 命令时指定 $natural 排序。 MongoDB 的早期版本不支持对视图进行 $natural 排序
4. 视图的底层聚合管道受限于 100 兆字节的内存限制，用于阻塞排序和阻塞组操作。从 MongoDB 4.4 开始，您可以在视图上发出带有 allowDiskUse: true 的 find 命令，以允许 MongoDB 使用临时文件来阻止排序和分组操作。

• 规则限制
  视图上的 find() 操作不支持以下运算符：

$
$elemMatch
$slice
$meta

• 视图名不可变：
  视图的名称不能重命名

• 分片视图
  如果视图的底层集合是分片的，则视图被认为是分片的。因此，您不能为 $lookup 和 $graphLookup 操作中的 from 字段指定分片视图。

• 视图和排序规则（collection）

  1. 视图在创建时可以设定排序规则，如果未指定排序规则，则视图的默认排序规则是“simple”二进制比较排序规则。即视图不继承集合的默认排序规则
  2. 视图上的字符串比较使用视图的默认排序规则。尝试更改或覆盖视图的默认排序规则的操作将失败并出现错误
  3. 如果从另一个视图创建视图，则不能指定与源视图的排序规则不同的排序规则
  4. 如果执行涉及多个视图的聚合，例如使用 graphLookup，则视图必须具有相同的排序规则

• 使用视图连接两个集合：
  view 和 lookup 操作符组合使用可以实现两个集合的关联查询
  示例：
  数据构造：

  db.inventory.insertMany( [
   { prodId: 100, price: 20, quantity: 125 },
   { prodId: 101, price: 10, quantity: 234 },
   { prodId: 102, price: 15, quantity: 432 },
   { prodId: 103, price: 17, quantity: 320 }
  ] )
  
  db.orders.insertMany( [
   { orderID: 201, custid: 301, prodId: 100, numPurchased: 20 },
   { orderID: 202, custid: 302, prodId: 101, numPurchased: 10 },
   { orderID: 203, custid: 303, prodId: 102, numPurchased: 5 },
   { orderID: 204, custid: 303, prodId: 103, numPurchased: 15 },
   { orderID: 205, custid: 303, prodId: 103, numPurchased: 20 },
   { orderID: 206, custid: 302, prodId: 102, numPurchased: 1 },
   { orderID: 207, custid: 302, prodId: 101, numPurchased: 5 },
   { orderID: 208, custid: 301, prodId: 100, numPurchased: 10 },
   { orderID: 209, custid: 303, prodId: 103, numPurchased: 30 }
  ] )
  

  关联查询构造视图

  db.createView( "sales", "orders", [
   {
      $lookup:
         {
            from: "inventory",
            localField: "prodId",
            foreignField: "prodId",
            as: "inventoryDocs"
         }
   },
   {
      $project:
         {
           _id: 0,
           prodId: 1,
           orderId: 1,
           numPurchased: 1,
           price: "$inventoryDocs.price"
         }
   },
      { $unwind: "$price" }
  ] )
  

  • 通过db.createView()创建了一个名叫sales 的视图
  • sales视图基于orders集合
  • $lookup 操作符使用orders集合中的 prodId 字段来关联inventory集合 prodId 字段的文档
  • 匹配的文档作为数组添加到 inventoryDocs 字段中
  • $project 操作符选择需要字段的子集
  • $unwind 操作符将$inventoryDocs.price字段从数组转换为标量值

  获取视图的数据

  $ db.sales.find()
  [
  { prodId: 100, numPurchased: 20, price: 20 },
  { prodId: 101, numPurchased: 10, price: 10 },
  { prodId: 102, numPurchased: 5, price: 15 },
  { prodId: 103, numPurchased: 15, price: 17 },
  { prodId: 103, numPurchased: 20, price: 17 },
  { prodId: 102, numPurchased: 1, price: 15 },
  { prodId: 101, numPurchased: 5, price: 10 },
  { prodId: 100, numPurchased: 10, price: 20 },
  { prodId: 103, numPurchased: 30, price: 17 }
  ]
  

3.3 物化视图（On-demand materialized view）