MongoDB 学习笔记（一）：安装及简单shell操作
一、说明
1、该系列MongoDB学习笔记的学习环境采用的MongoDB版本为mongodb-win32-i386-2.4.6，操作系统为win7。
二、安装
1、新建两个目录，分别是D:\Installations\MongoDB-2.4.6\MongoDB和D:\Installations\MongoDB-2.4.6\MongoDBDATA（利用mongod启动服务，需要指定一个数据目录用于存放数据库数据文件，Windows下默认是C:\data\db）。
2、将下载的MongoDB压缩包解压，并拷贝里面的文件至D:\Installations\MongoDB-2.4.6\MongoDB目录下，目录结构如下：
3、将bin目录配置到系统环境变量。
4、安装MongoDB数据库并启动数据库服务：如下图这样就安装了MongoDB数据库并启动服务了（通过--dbpath显示指定了数据目录），以后要启动该数据库，使用同样的命令即可。可以发现启动数据库服务后，默认情况下MongoDB监听了27017端口，且会自动启动一个http服务，监听端口为28017，在浏览器中输入http://localhost:28017就能登录web界面。
5、MongoDB还提供了以服务的形式进行数据库启动，如下：需要通过--logpath指定一个日志文件的路径
三、MongoDB与传统的关系型数据库
1、文档
它是MongoDB中数据的基本单元，类似于关系型数据库的行，多个键值对有序地放置在一起便是文档。MongoDB中对文档的区分包括：键值对的顺序，键和值的类型，键和值的大小写。在两个文档中如果这三者有任何一个不一致，这两个文档就不相同。文档中键值对的“值”的数据类型甚至还可以是整个嵌入的文档。“键”则只能是字符串，命名规则为：
- 键不能包含“\0”（空字符），这个用于表示键的结束
- 字符“$” 有特殊含义，在一般情况下避免使用
- 以“_” 下划线开头的名称是为系统预留的，避免使用
- 不能为空串""
- 不能包含“\0”(空字符)，这是集合名称结束的标志
- 不能以“system.”开头，这个是系统保留前缀
- 名称中不能包含"$"，这个字符为系统集合使用
- 组织集合的一个惯例是通过“.”字符分开的按命名空间划分的子集合，比如user.class，集合user（可能并不存在）和这个子集合没有任何关系
- 不能为空串""
- 不能含有' '(空格)、.、$、\、/ 和\0(空字符)
- 应该全部小写且最多64字节
- admin：从权限的角度看，这是“root”数据库，这个数据库中的用户，会继承所有数据库的权限，一些特定的服务器命令，如列出所有数据库，关闭服务器等也只能从这个数据库执行。
- local：这个数据库中的数据不会被复制，可以用来存储本地单台服务器的任意集合
- config：当Mongo用于分片设置时，该数据库在内部被使用，用来保存分片的相关信息。
4、MongoDB中一个集合的每一个文档中的key的个数、名称以及类型可以是不一样的。
四、MongoDB数据类型
JSON在数据类型方面，只支持：null，布尔，数字，字符串，数组和对象。且JSON本身不直接支持日期类型，对于数字，也没法区分整数和浮点数，更不能区分32位数字和64位数字。MongoDB采用BSON数据格式进行数据的传输与存储，它是JSON的扩展，新增了诸如日期、浮点数等JSON不支持的数据类型。如下：
- null：用于表示空值或不存在的字段
- 布尔
- 数字：Shell中数字均为64位浮点数，所以通过Shell往集合中插入的文档包含的数字均为64位浮点数。如果通过其他方式向集合中插入一个文档包含32位整数，通过Shell将这个文档进行更新，即使没有更新这个32位整数对应的键值对，这个数字也会被更新为64位浮点数。因为64位浮点数可以精确表示32位整数，显示上也没有问题。但64位浮点数表示64位整数有时就会出现问题，在Shell中查看64位整数时，会以一个内置文档的形式呈现，如下图：
- 字符串
- 日期：在数据存储时，存储的是从标准纪元开始的毫秒数，没有存储时区信息
- 未定义：undefined
- 数组：数组是一组值，既可以表示为有序对象（列表，栈，队列等）也可以表示无序对象（集合）。数组可以包含不同数据类型的元素，常规键值对支持的所有值类型都可以放到数组中。数组中也可以嵌套数组。文档中的数组有个特性：MongoDB可以深入到数组内部进行搜索。
- 内嵌文档：把一个文档整个作为另一个文档某一个键对应的值。这样来组织数据使得不用非得存为扁平结构。与数组一样，MongoDB能够理解内置文档的结构，并深入到其中来构建索引，执行查询等。
- 正则表达式：文档中可以包含正则表达式，采用JavaScript的正则表达式语法即可。
- 对象ID：MongoDB中存储的文档必须有一个“_id”的键，其值可以为任意类型，但必须保证其值在一个集合中是唯一的，多个集合中可以存在“_id”相同的文档。如果向集合中插入文档时没有指明“_id”，则系统会自动向文档中加上这个键，其值默认为ObjectId对象。ObjectId是“_id”的默认值类型，不同机器可以采用同样的机制去生成不同的主键。MongoDB没有采用自增长这种最常用的主键策略，是因为其天生面向分布式数据库，在大量主机间同步自增长的主键值费时，费力还容易出错。ObjectId采用12个字节的存储空间，分为四组，按照此方式生成：{0,1,2,3}|{4,5,6}|{7,8}|{9,10,11}，分别是时间戳、机器、PID和计数器。这样就足可以保证这个值的唯一性。最佳实践是：在插入文档时加上这个键，并且保证其值是集合中唯一的。这样能减少数据库端的开销，并且也体现了一种设计理念：能从数据库层转移到应用层的操作就转移出去，毕竟扩展应用层比扩展数据库层容易。如果是这样做的，在插入文档后还可以将文档的“_id”直接返回给客户端，如果通过MongoDB去生成这个值，插入文档后还需find一遍，才可以得到这个值。
五、MongoDB Shell命令行与基本使用
1、MongoDB自带一个JavaScript Shell，它是一个JavaScript解释器，还是一个MongoDB的客户端，可以通过JavaScript与启动的数据库实例进行交互(Shell中命令区分大小写)。在Shell中，每当写完一句完整的JS代码，Shell就会将其结果返回。
2、启动数据库服务后就可以登录shell命令行：如下图，默认是登录test数据库的，如果要登录admin数据库，可以使用该命令：mongo 127.0.0.1:27017/admin。也可以只使用命令mongo，则连接的是本地数据库服务器的test数据库。连接后，会将这个数据库连接赋值给全局变量db。
3、查看所有的数据库：show dbs。
4、创建一个数据库与数据库之间的切换：use 数据库名，使用该命令可以在不同的数据库之间进行切换（切换全局变量db当前指向的数据库）；当要切换的数据库不存在时，会创建该名称的数据库，但是这个数据库并没有真正的被创建，它只是在MongoDB缓存中，也就是在预处理缓冲池中有该数据库，如果什么也不干就离开的话，该数据库会被MongoDB自动删除；当为该数据库加入集合后才会真正地被创建。
5、查看某个数据库中所有的集合：show collections。如果该数据库中有已经存在的集合，并该集合中插入了文档，那么使用该命令查看集合时会发现多了一个system.indexes的集合，它负责存储索引，这是因为在插入一个文档时，如果没有一个叫做“_id”的key，那么会自动加入一个“_id”的key，系统默认会为该key建立唯一索引，所以在增加一个system.indexes的集合。
6、删除数据库中指定的集合：db.集合名.drop()。这里的db就是表示当前进入到的数据库，使用.集合名的方式就能够获得数据库中的某个集合，还可以使用db["集合名"]的方式来获取某个集合，特别是集合名含有某些特殊字符时，使用"."的方式很可能获取不到，此时使用[]的方式就特别有效；除了这两种方式获取一个集合外，还可以使用函数getCollection，如db.getCollection("集合名").drop()。且集合在第一次使用时会被创建。
7、删除当前数据库：db.dropDatabase()。
8、shell中的help函数：当进入到某个数据库中，要如何知道可以使用哪些操作呢？此时就可以使用help函数，如下图，就能够列出数据库级别有哪些用法了，当然除了数据库级别的help，还有集合级别的help，使用方法为：db.集合名.help()。在函数名称后面不添加“（）”还可以查看函数的源码。
8、Shell内置的JS引擎可以直接执行执行JS代码，如下
如果启动Shell仅是想实验一下JavaScript，则运行mongo --nodb得到的Shell没有连接任何数据库。
9、虽然Shell中提供的全局变量db指向当前连接的数据库，但还可以用其它的变量来保存其它连接的数据库，利用Shell中提供的connect()命令即可，如下图：
