MongoDB基础认识

MongoDB数据库介绍

• 名称源自“humongous”（意为“巨大无比”）。
• 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。
• 官方网站：https://www.mongodb.com/
• 官方文档：https://www.mongodb.com/docs/manual/
• 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。
• 主要特点：
  • 提供了一个面向文档存储，操作起来比较简单和容易
  • 可以设置任何属性的索引来实现更快的排序
  • 具有较好的水平可扩展性
  • 支持丰富的查询表达式，可轻易查询文档中内嵌的对象及数组
  • 可以实现替换已完成文档的一些指定的数据字段
  • MongoDB可以对数据进行批量处理和聚合操作
  • 支持复制和故障恢复
  • 支持各种编程语言:RUBY，PYTHON，JAVA，C++，PHP，C#等语言
  • MongoDB安装简单
• 适用场景：MongoDB更多适合于大数据量、高并发、弱事务的互联网应用，其内置的水平扩展机制提供了从几百万到十亿级别的数据处理能力，可以很好的满足Web2.0和移动互联网应用的数据存储要求。

MongoDB数据库的安装和使用

• MongoDB Server下载地址： https://www.mongodb.com/download-center/community
• Shell客户端下载地址：https://www.mongodb.com/products/shell
• MongoDB Compass图形化客户端下载地址： https://www.mongodb.com/products/compass
• 启动/关闭MongoDB服务：
  • MongoDB安装目录的bin目录下，双击mongod.exe，即可启动服务
  • 关闭MongoDB服务在计算机服务中停止即可。
• 使用MongoDB服务：
  • MongoDB Shell是MonoDB客户端工具，可以在Shell中使用命令与MongoDB实例交互，对数据库的管理操作（CURD、集群配置、状态查看等）都可以通过MongoDB Shell来完成。
  • MongoDB Shell = JavaScirpt解释器 + MongoDB客户端
• 使用MongoDB Shell访问MongoDB：
  • 双击mongosh.exe，输入命令mongodb://127.0.0.1:27017，其中127.0.0.1为所连机器的ip，27017为默认的MongoDB端口号
  • 默认的数据库为test数据库
• 使用MongoDB Shell运行js脚本：
  • OS命令行下，运行一个js文件，Mongosh的bin目录添加到环境变量中，命令行中输入 mongosh [–quiet] D:/script.js
  • 在mongo shell 交互模式下，运行一个js文件输入 load('D:/script.js’)
  • .mongoshrc.js 文件（位于用户主目录)启动shell时会自动加载运行，加上–norc参数，就可以禁止加载

MongoDB概念解析

解析

举例：在一个关系型数据库中，一篇博客（包含文章内容、评论、评论的投票）会被打散在多张数据表中。在文档数据库MongoDB中，能用一个文档来表示一篇博客， 评论与投票作为文档数组，放在正文主文档中。这样数据更易于管理，消除了传统关系型数据库中影响性能和水平扩展性的“JOIN”操作：

数据库

• 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
• 多个文档组成集合，而多个集合组成了数据库
• show dbs 命令可以显示所有数据库的列表

数据库命名

• 不能是空字符串（“”)
• 不能以$开头
• 不能含有.和空字符串。
• 数据库名字区分大小写（建议数据库名全部使用小写）
• 数据库名字长度最多64字节。
• 不要与系统保留的数据库名字相同，这些数据库包括：admin、local、 config等

集合

• 集合就是 MongoDB文档组，类似于RDBMS 中的表格。
• 集合存在于数据库中，没有固定的结构，这意味着可对集合可以插入不同格式和类型的数据
• MongoDB 数据类型较多，有字符型、整型、布尔型、双精度等
• MongDB提供了一些特殊功能的集合，例如：capped、collection,system.indexes,system.namespaces等。

集合命名

• 集合名不能是空字符串""
• 集合名不能含有\0字符（空字符)，（表示集合名的结尾）
• 集合名不能以system.开头，此前缀是系统本身保留的
• 集合名中不能包含$字符（注：可包含.）

文档

• 文档是MongoDB最核心的概念，本质是一种类JSON的BSON格式的数据。
• BSON是一种类JSON的二进制格式数据，它可以理解为JSON基础上添加了一些新的数据类型，包括日期、int32、int64等。
• BSON是由一组组键值对组成，它具有轻量性、可遍历性和高效性三个特征。可遍历性是MongoDB将BSON作为数据存储的主要原因。
• BSON官网地址：http://bsonspec.org/

文档注意

• MongoDB中写操作的原子性限制在文档级别，对文档的保存、修改、删除等都是原子操作
• 单个文档占用的存储空间不能超过16MB
• MongoDB会尽量保持文档被插入时键值对的顺序

文档命名

• _id是系统保留的关键字，它是默认的主键，该值在集合中必须唯一，且不可修改
• 键不能包含\0或空字符。（这个字符用于表示键的结尾）
• 不能以$开头
• 不能包含.（点号）
• 键是区分大小写的且不能重复 例如：{foo:1,Foo:1}

命名空间

• 把数据库名添加到集合名字前面，中间用点号连接，得到集合的完全限定名，就是命名空间，例如：命名空间database.parent 。
• 需要说明的是，点号还可以出现在集合名字中，例如：parent.subling0，parent.subling1可以将subling0和subling1集合看作是parent集合的子集合。
• 使用子集合可以使我们更好的组织数据，使数据的结构更加清晰明了

简单语句

1. 创建/切换数据库：use db1
2. 查看所有数据库：show dbs
3. 删除当前数据库：db.dropDatabase()
4. 创建集合：db.createCollection(“c1”)
5. 创建集合并添加数据db.dept.insertOne({deptno:1,deptname:“技术部”,location:“beijing”})
6. 查看集合：show collections
7. 删除集合：db.collection_name.drop()
8. 查看所有文档数据：db.dept.find()
9. 查看单独的一个文档：db.dept.findOne()

MongoDB数据类型简介

BSON可以理解为在JSON基础上添加了一些新的数据类型，包括Date，正则表达式，对数值类型的更进一步划分等。

• MongoDB 中 $type 是一个条件操作符。 $type 基于 BSON 类型来检索集合中匹配的数据类型，并返回结果。
• 由于 MongoDB 对于文档（记录）的格式要求比较自由，所以同一个KEY（字段）中可以包含不同类型的数值。$type 用于过滤指定类型的数据：
  • db.collection.find({KEY : {$type : TYPE_NAME}})
  • db.stu.find({name:{$type:2}})

MongoDB数据类型应用

• null ：表示空值或不存在的字段。 例如db.collection.find({age:null})
• 布尔：有两个值true或false 。例如：{y:true}
• 数值类型： 支持32-int、64-int以及64-double如果使用mongodb shell表示数字，默认都是浮点型
  • {y:10} – double
  • y:NumberInt(10)} - 32
  • {y:NumberLong(10)} - 64
• 字符串：使用UTF-8对字符串进行编码。例如：{y:“Hello MongoDB”}
• 二进制数据可以保存由任意字节组成的字符串，例如：图片、视频等。
• 正则表达式：主要用于查询，使用正则表达式作为限定条件
  • {name:/foo/} name字段含有foo的文档
  • {name:/foo/i} name字段含有foo的文档，且不区分大小写
  • {name:/^foo/i} name字段以foo幵头，且不区分大小写
• JavaScript代码：文档中可以包含任意的JavaScript代码
  • {func:function functionname( ){}}
• Date日期：MongoDB中，日期类型是一个64位的整数，它代表的是Unix epoch的毫秒数，MongoDB在存储时间时，先转化为UTC时间
  • 北京时间(CST) = UTC + 8个小时
  • MongoDBShell中可以使用new Date或ISODate来创建时间对象，使用Date以字符串的形式返回当前日期。
• 时间戳类型有两部分组成：Timestamp只供MongoDB数据库服务内部使用，用于记录操作的详细时间，Timestamp类型和Date类型是没有关系的，对于我 们来说使用更多的Date类型。
  • 获取当前时间的时间戳：Date.parse(new Date())
• ObjectId：由24个十六进制字符构成，每个字节存储两位十六进制数字，总共需要12字节存储空间

  • 例如：{“_id”:ObjectId(“5a7866e75640374fb2cd5623”)}

  • 每个字节代表的含义如下:

  • 相关函数：

    • ObjectId() 用于创建ObjectID
    • getTimestamp() 用于取得ObjectID的时间戳
    • valueOf() 用于取得ObjectID的字符串表示
• 内嵌文档：文档可以作为键的值，这样的文档称为内嵌文档。内嵌文档可以使数据不用保存成扁平结构的键值对，从而使数据组织方式更加自然。
  例如：下面是一个与博客管理有关的文档
  { _id: ，
  title: MongoDBDateModeln，
  author: foo，
  comments：[
  {who:“John”，comment:“Good”}，
  {who:“Joe”,comment:“ExceUent”}]
  }
  
• 数组：数组是使用[]来表示的一组值，它既可以作为有序对象（列表、栈、队列)，也能作为无序对象（如集合）来操作。
• 数组中可以包含不同数据类型的元素（字符串、浮点数、文档等）
  例如：[3.14，“hello”，[l2,3]，{“key”:“MongoDB”}]
• 针对数组MongoDB提供了许多特定的操作符，例如：$ push， $ pop，$ pull，$ slice，$addToSet等
• MongoDB可自动的为数组元素建立Multikey索引