2023年Java面试题_Mongodb
Index
Mongodb
1. 基本概念
1.1. 文档
1.2. 集合
1.3. 数据类型
1.4. _id 和 ObjectId
2. 基本操作
3. 索引介绍
4. 应用场景
4.1. MySQL VS MongoDB
4.2. 应用场景
4.3. 压测结果
4.4. 常见架构
5. 其他
5.1. oplog
Mongodb
使用Docker安装MongoDB
MongoDB用户角色配置
MongoDB是面向文档的数据库，不是关系型数据库。MongoDB的设计采用横向扩展的设计，能自动处理跨集群的数据和负载，自动中心分配文档，以及将用户的请求路由到正确的机器上。 > 基本的思路就是将原来"行"的概念换成更加灵活的"文档"模型。独特功能：
- 索引：支持通用二级索引，切提供唯一索引、复合索引、地理空间索引及全文索引。
- 聚合：聚合管道。
- 特殊的集合类型：适用于将在某个时刻过期的数据，如会话(session)。支持固定大小的集合。
- 文件存储：支持一种非常易用的协议，用于存储大文件和文件元数据。
文档
多个键及其关联的值有序地放置在一起便是文档。
集合
集合就是一组文档。如果是MongoDB中的文档类似于关系型数据库的行，那么集合就如同表。
动态模式：一个集合里面的文档可以是各式各样的。正常会放相关类型的文档
子集合： 惯例是使用"." 分隔不同命名空间的子集合（没有任何特别的属性，只是用来命名区分）
数据类型
- null: 用于表示空值或者不存在的字段
- boolean
- 数值： 64位浮点数
- 字符串
- 日期：不存储时区
- 正则表达式
- 数组
- 内嵌文档：可嵌套其他文档
- 对象id：12字节的ID，唯一标识
- 二进制数据
- 代码：JavaScript代码
内嵌文档可以将比如地址文档嵌入到人员文档中
_id 和 ObjectId、
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。
ObjectId的组成：
- 4位时间戳
- 3位机器码: 主机唯一标识符,机器主机名的散列值
- 2位PID: 进程标识符
- 3位计数器：自动增加的计数器，确保相同进程同一秒产生的ObjectId不一样
自动生成的_id：通常在客户端由驱动程序完成，减轻了数据库的负担
基本操作
TODO
官网文档
索引介绍
插入10000条测试数据
for(i=0;i<10000;i++) {
db.helloworld.insert(
{
"i":i,
"username":"username"+i,
"age":Math.floor(Math.random()*100),
"created":new Date()
});
}
db.COLLECTION_NAME.ensureIndex({KEY:1})
语法中 Key 值为你要创建的索引字段，1为指定按升序创建索引，如果你想按降序来创建索引指定为-1即可\
- background: 建索引过程会阻塞其它数据库操作，background可指定以后台方式创建索引，即增加 “background” 可选参数。 “background” 默认值为false。
- unique: 建立的索引是否唯一。指定为true创建唯一索引。默认值为false.
- name: 索引的名称。如果未指定，MongoDB的通过连接索引的字段名和排序顺序生成一个索引名称。
复合索引： db.col.ensureIndex({"title":1,"description":-1})
覆盖索引：一个数据库查询，索引覆盖了所有查询的字段，概念与Mysql类似。
隐式索引：针对复合索引，索引具有最左前缀的特，同mysql
索引失效： n i n 、 nin、 nin、ne 等取反的查询，会影响使用索引 与 mysql类似
db.learning.find({
"username" : { "$nin" : ["username110"]}
})
db.learning.find({
"username" : { "$ne" : "^suse.*"}
})
唯一索引： null也是一个唯一索引的值，不可重复
db.helloworld.ensureIndex({
"username":
1
}, {
"unique":
true
});
稀疏索引： 与唯一索引一起使用可以解决null值可为重复的，但是如果字段有值则必须为唯一。
db.helloworld.ensureIndex({
"username":
1
}, {
"unique": true,
"sparse":true
});
db.helloworld.dropIndex("username_1")
查询数组中的值
db.getCollection('form_answer').aggregate([
{
$unwind:{
path:'$answers',
includeArrayIndex: 'index'
}
},{"$match":{"formAnswerId":"139900001"}}
,
{
$project: {
_id: 0,
"questionId": "$answers.questionId",
}
}
])
应用场景
设计的两个关键，一个重要问题：
- 范式化：将数据分散到不同的集合中，数据类似与关系型数据一样，使用主键关联。
缺点：需要两次查询组装数据
- 反范式化：将一个文档所需的数据都嵌入到该文档中。
缺点：数据更新需要遍历所有文档进行更新，更新过程存在部分数据为旧值的情况
- 问题：数据是否频繁更新？
MySQL VS MongoDB
- Mysql是关系型数据库，而MongoDB是非关系型
- MongoDB文档自然地映射我们的Model，而Mysql通常需要多表关联进行数据映射。
- 横向拓展能力MongoDB可以通过原生分片完善支持，而Mysql只能通过数据分区或者应用侵入式的访问实现分区
- Mongodb的文档字段可以是动态的，而Mysql新增字段则需要写sql进行添加
应用场景
除了上述场景，还有:
- 元数据（配置）管理：比如常见的Java Spring中经常需要配置数据，而随着相同类型的数据越来越多，就适合转移到MongoDB中。该类型数据变化快，且经常以点查为主。
- 内容管理：对于营销的邮件短信，通常为存在占位符的大文本。该类型的数据也适合存储在MongoDB中。
- 草稿功能：对于用户认证过程，经常需要分几步填写用户的信息，应用通常会保存用户的草稿信息。该草稿信息在正式提交前除了记忆外没有任何意义，而且经常为一个JSON类型的数据。
压测结果
常见架构[Top]
其他
发布订阅：MongoDB提供API接口用于订阅整个数据库中的修改操作
如Java中MongoDBClient提供了Watch()方法用来接收修改的事件
Geo地理位置的数据类型
GridFS：为Mongodb的一种存储机制，可以用来存储大型的二进制文件
- 性能比较低，与文件服务器相比
- 修改GridFS的文档只能先删除再新增。
聚合框架：可以对集合中的文档进行变换和组合
MapReduce：同样用于数据的聚合、映射、归约
oplog
在MongoDB中，有一个系统库“Local”，库里有一个集合“oplog.rs”，这个集合类似于binlog文件，里面记录了MongoDB的所有操作。从节点通过读取oplog.rs里的数据做到数据同步。
oplog是local库下的一个固定集合，Secondary就是通过查看Primary 的oplog这个集合来进行复制的。每个节点都有oplog，记录这从主节点复制过来的信息，这样每个成员都可以作为同步源给其他节点。 Oplog 可以说是Mongodb Replication的纽带了。
oplog的相关字段：
- ts: 8字节的时间戳，由4字节unix timestamp + 4字节自增计数表示。这个值很重要，在选举(如master宕机时)新primary时，会选择ts最大的那个secondary作为新primary
- op：1字节的操作类型
“i”： insert
“u”： update
“d”： delete
“c”： db cmd
- “db”：声明当前数据库 (其中ns 被设置成为=>数据库名称+ ‘.’)
- “n”: no op,即空操作，其会定期执行以确保时效性
- ns：操作所在的namespace
- o：操作所对应的document，即当前操作的内容（比如更新操作时要更新的的字段和值）
- o2: 在执行更新操作时的where条件，仅限于update时才有该属性