MongoDB 基础（一）

爱学习de小馋猫 2019-10-31

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本文源自对菜鸟教程中MongoDB学习的总结，仅为个人笔记，不做商业用途。

一、概念及简单语法

1.对比

我们平时用的关系型数据库比如Oracle与MonogoDB 的一些对比：

2.数据库

一个MongoDB中可以建立多个数据库。

MongoDB的默认数据库为"db"，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。

数据库也通过名字来标识。数据库名可以是满足以下条件的任意UTF-8字符串。

不能是空字符串（"")。
不得含有' '（空格)、.、$、/、\和\0 (空字符)。
应全部小写。
最多64字节。

有一些数据库名是保留的，可以直接访问这些有特殊作用的数据库。

admin: 从权限的角度来看，这是"root"数据库。要是将一个用户添加到这个数据库，这个用户自动继承所有数据库的权限。一些特定的服务器端命令也只能从这个数据库运行，比如列出所有的数据库或者关闭服务器。
local: 这个数据永远不会被复制，可以用来存储限于本地单台服务器的任意集合
config: 当Mongo用于分片设置时，config数据库在内部使用，用于保存分片的相关信息。

3.文档(Document)

文档是一组键值(key-value)对(即 BSON)。MongoDB 的文档不需要设置相同的字段，并且相同的字段不需要相同的数据类型，这与关系型数据库有很大的区别，也是 MongoDB 非常突出的特点。

下表列出了 RDBMS 与 MongoDB 对应的术语：

需要注意的是：

文档中的键/值对是有序的。
文档中的值不仅可以是在双引号里面的字符串，还可以是其他几种数据类型（甚至可以是整个嵌入的文档)。
MongoDB区分类型和大小写。
MongoDB的文档不能有重复的键。

文档的键是字符串。除了少数例外情况，键可以使用任意UTF-8字符。

文档键命名规范：

键不能含有\0 (空字符)。这个字符用来表示键的结尾。
.和$有特别的意义，只有在特定环境下才能使用。
以下划线"_"开头的键是保留的(不是严格要求的)。

4.集合

集合就是 MongoDB 文档组，类似于 RDBMS （关系数据库管理系统：Relational Database Management System)中的表格。

集合存在于数据库中，集合没有固定的结构，这意味着你在对集合可以插入不同格式和类型的数据，但通常情况下我们插入集合的数据都会有一定的关联性。

我们可以将不同数据结构的文档插入到集合中，当第一个文档插入时，集合就会被创建。

合法的集合名命名规则：

集合名不能是空字符串""。
集合名不能含有\0字符（空字符)，这个字符表示集合名的结尾。
集合名不能以"system."开头，这是为系统集合保留的前缀。
用户创建的集合名字不能含有保留字符。有些驱动程序的确支持在集合名里面包含，这是因为某些系统生成的集合中包含该字符。除非你要访问这种系统创建的集合，否则千万不要在名字里出现$。

capped collections

Capped collections 就是固定大小的collection，集合的一种。

它有很高的性能以及队列过期的特性 (过期按照插入的顺序) 有点和 "RRD" 概念类似。

Capped collections 是高性能自动的维护对象的插入顺序。它非常适合类似记录日志的功能和标准的 collection 不同，你必须要显式的创建一个capped collection，指定一个 collection 的大小，单位是字节。collection 的数据存储空间值提前分配的。

Capped collections 可以按照文档的插入顺序保存到集合中，而且这些文档在磁盘上存放位置也是按照插入顺序来保存的，所以当我们更新Capped collections 中文档的时候，更新后的文档不可以超过之前文档的大小，这样话就可以确保所有文档在磁盘上的位置一直保持不变。

由于 Capped collection 是按照文档的插入顺序而不是使用索引确定插入位置，这样的话可以提高增添数据的效率。MongoDB 的操作日志文件 oplog.rs 就是利用 Capped Collection 来实现的。

要注意的是指定的存储大小包含了数据库的头信息，如：

db.createCollection("mycoll", {capped:true, size:100000})

在 capped collection 中：

能添加新的对象。
能进行更新，然而，对象不能增加存储空间。如果增加，更新就会失败。
使用 Capped Collection 不能删除一个文档，可以使用 drop() 方法删除 collection 所有的行。
删除之后，你必须显式的重新创建这个 collection。
在32bit机器中，capped collection 最大存储为 1e9( 1X109)个字节。

5.元数据

数据库的信息是存储在集合中。它们使用了系统的命名空间：

dbname.system.*

在MongoDB数据库中名字空间 <dbname>.system.* 是包含多种系统信息的特殊集合(Collection)，如下:

对于修改系统集合中的对象有如下限制：

在{{system.indexes}}插入数据，可以创建索引。但除此之外该表信息是不可变的(特殊的drop index命令将自动更新相关信息)。
{{system.users}}是可修改的。
{{system.profile}}是可删除的。

6.MongoDB 数据类型

下表为MongoDB中常用的几种数据类型。

下面说明下几种重要的数据类型。

ObjectId

ObjectId 类似唯一主键，可以很快的去生成和排序，包含 12 bytes，含义是：

前 4 个字节表示创建 unix 时间戳,格林尼治时间 UTC 时间，比北京时间晚了 8 个小时
接下来的 3 个字节是机器标识码
紧接的两个字节由进程 id 组成 PID
最后三个字节是随机数

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。

由于 ObjectId 中保存了创建的时间戳，所以你不需要为你的文档保存时间戳字段，你可以通过 getTimestamp 函数来获取文档的创建时间:

> var newObject = ObjectId()
> newObject.getTimestamp()
ISODate("2017-11-25T07:21:10Z")
## ObjectId 转为字符串
> newObject.str
5a1919e63df83ce79df8b38f

字符串

BSON 字符串都是 UTF-8 编码。

时间戳

BSON 有一个特殊的时间戳类型用于 MongoDB 内部使用，与普通的日期类型不相关。时间戳值是一个 64 位的值。其中：

前32位是一个 time_t 值（与Unix新纪元相差的秒数）
后32位是在某秒中操作的一个递增的序数

在单个 mongod 实例中，时间戳值通常是唯一的。

在复制集中， oplog 有一个 ts 字段。这个字段中的值使用BSON时间戳表示了操作时间。

BSON 时间戳类型主要用于 MongoDB 内部使用。在大多数情况下的应用开发中，你可以使用 BSON 日期类型。

日期

表示当前距离 Unix新纪元（1970年1月1日）的毫秒数。日期类型是有符号的, 负数表示 1970 年之前的日期。

常见用法：

> var mydate1 = new Date()
> mydate1
ISODate("2019-10-24T05:43:36.687Z")
> typeof mydate1
object

注意：区分大小写

> var mydatestr = mydate1.tostring()
2019-10-23T22:46:09.477-0700 E QUERY    TypeError: Object Wed Oct 23 2019 22:43:36 GMT-0700 (PDT) has no method 'tostring'
at (shell):1:25
> var mydatestr = mydate1.toString()
> mydatestr
Wed Oct 23 2019 22:43:36 GMT-0700 (PDT)
> typeof mydatestr
string

或者使用Date()，Date是一个function

> Date()
Wed Oct 23 2019 22:47:57 GMT-0700 (PDT)

感觉有点像JS的用法，还有点像Java的用法

二、MongoDB 创建数据库

语法：

use DATABASE_NAME

如果数据库不存在，则创建数据库，否则切换到指定数据库。

> use ljing
switched to db ljing
> db
ljing

如果你想查看所有数据库，可以使用 show dbs 命令：

> show dbs
local  0.078GB

可以看到我们新建的数据库ljing不在，需要我们插入一些数据

> db.ljing.insert({"name":"ljing"})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> show dbs
ljing  0.078GB
local  0.078GB

MongoDB 中默认的数据库为 test，如果你没有创建新的数据库，集合将存放在 test 数据库中。

注意: 在 MongoDB 中，集合只有在内容插入后才会创建! 就是说，创建集合(数据表)后要再插入一个文档(记录)，集合才会真正创建。

三、MongoDB 删除数据库

例：删除数据库 ljing

首先，查看所有数据库：

> show dbs
ljing  0.078GB
local  0.078GB

切换到ljing数据库

> use ljing
switched to db ljing

删除当前数据库

> db.dropDatabase()
{ "dropped" : "ljing", "ok" : 1 }

这里很奇怪，我查看当前在那个数据库的时候，还是显示ljing，但是刚刚明明已经删掉了

> db
ljing

再看下当前有哪些数据库，确实删掉了

> show dbs
local  0.078GB

四、MongoDB 创建集合

MongoDB 中使用 createCollection() 方法来创建集合。

语法格式：

db.createCollection(name, options)

参数说明：

name: 要创建的集合名称
options: 可选参数, 指定有关内存大小及索引的选项

其中options 可以是如下参数：

实例：在 test 数据库中创建 ljing 集合：

切换到test

> use test
switched to db test

查看当前位置

> db
test

创建集合ljing

> db.createCollection("ljing")
{ "ok" : 1 }

查看当前所有集合

> show tables
ljing
system.indexes
##  或者
> show collections
ljing
system.indexes

下面是带有几个关键参数的 createCollection() 的用法：

创建固定集合 mycol，整个集合空间大小 6142800 KB, 文档最大个数为 10000 个。

> db.createCollection("mycol",{capped:true,autiIndexId:true,size:6142800,max:10000})
{ "ok" : 1 }
//  重复创建会报错
> db.createCollection("mycol",{capped:true,autiIndexId:true,size:6142800,max:10000})
{ "ok" : 0, "errmsg" : "collection already exists", "code" : 48 }

在 MongoDB 中，你不需要创建集合。当你插入一些文档时，MongoDB 会自动创建集合。

> db.mycol2.insert({"name":"ljing"})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
##  查看集合
> show collections
ljing
mycol
mycol2
system.indexes

五、删除集合

集合删除语法格式如下：

db.collection.drop()

例：删除了 ljing 数据库中的集合 ljing：

> use ljing
switched to db ljing

先创建一个集合，类似表

> db.createCollection("ljing")
{ "ok" : 1 }

查看当前集合

> show tables
ljing
system.indexes

删掉ljing集合

> db.ljing.drop()
true

查看当前集合，确认已经删除成功

> show tables
system.indexes

六、MongoDB 插入文档

文档的数据结构和 JSON 基本一样。

所有存储在集合中的数据都是 BSON 格式。

BSON 是一种类似 JSON 的二进制形式的存储格式，是 Binary JSON 的简称。

BSON简介：BSON是由10gen开发的一个数据格式，目前主要用于MongoDB中，是MongoDB的数据存储格式。BSON基于JSON格式，选择JSON进行改造的原因主要是JSON的通用性及JSON的schemaless的特性。

BSON主要会实现以下三点目标：更快的遍历速度；操作更简易；增加了额外的数据类型

插入文档

MongoDB 使用 insert() 或 save() 方法向集合中插入文档，语法如下：

db.COLLECTION_NAME.insert(document)

实例

以下文档可以存储在 MongoDB 的 test 数据库的 col 集合中：

>db.col.insert({title: 'MongoDB 教程',
    description: 'MongoDB 是一个 Nosql 数据库',
    by: '简书_ljing',
    url: 'https://www.jianshu.com/u/0bf03bc04b07',
    tags: ['mongodb', 'database', 'NoSQL'],
    likes: 100
})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })

以上实例中 col 是我们的集合名，如果该集合不在该数据库中， MongoDB 会自动创建该集合并插入文档。

查看已插入文档：

> db.col.find()
{ "_id" : ObjectId("5db2afe105cb23a6ee2504b3"), "title" : "MongoDB 教程", "description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库", "by" : "简书_ljing", "url" : "https://www.jianshu.com/u/0bf03bc04b07", "tags" : [ "mongodb", "database", "NoSQL" ], "likes" : 100 }

我们也可以将数据定义为一个变量，如下所示：

> document=({title: 'MongoDB 教程',
    description: 'MongoDB 是一个 Nosql 数据库',
    by: '简书_ljing',
    url: 'https://www.jianshu.com/u/0bf03bc04b07',
    tags: ['mongodb', 'database', 'NoSQL'],
    likes: 100
});
// 执行后显示结果如下：
{
  "title" : "MongoDB 教程",
  "description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库",
  "by" : "简书_ljing",
  "url" : "https://www.jianshu.com/u/0bf03bc04b07",
  "tags" : [
    "mongodb",
    "database",
    "NoSQL"
  ],
  "likes" : 100
}

执行插入操作：

> db.col.insert(document)
WriteResult({ "nInserted" : 1 })

插入文档你也可以使用 db.col.save(document) 命令。如果不指定 _id 字段 save() 方法类似于 insert() 方法。如果指定 _id 字段，则会更新该 _id 的数据。

七、MongoDB 更新文档

MongoDB 使用 update() 和 save() 方法来更新集合中的文档。接下来让我们详细来看下两个函数的应用及其区别。

（一）update() 方法

update() 方法用于更新已存在的文档。语法格式如下：

db.collection.update(
<query>,
<update>,
{
upsert: <boolean>,
multi: <boolean>,
writeConcern: <document>
}
)

参数说明：

query : update的查询条件，类似sql update查询内where后面的。
update : update的对象和一些更新的操作符（如$,$inc...）等，也可以理解为sql update查询内set后面的
upsert : 可选，这个参数的意思是，如果不存在update的记录，是否插入objNew,true为插入，默认是false，不插入。
multi : 可选，mongodb 默认是false,只更新找到的第一条记录，如果这个参数为true,就把按条件查出来多条记录全部更新。
writeConcern : 可选，抛出异常的级别。

实例

我们先查看下 col 中已经插入的数据：

> db.col.find()
{ "_id" : ObjectId("5db2afe105cb23a6ee2504b3"), "title" : "MongoDB 教程", "description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库", "by" : "简书_ljing", "url" : "https://www.jianshu.com/u/0bf03bc04b07", "tags" : [ "mongodb", "database", "NoSQL" ], "likes" : 100 }
{ "_id" : ObjectId("5db2b0a805cb23a6ee2504b6"), "title" : "MongoDB 教程", "description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库", "by" : "简书_ljing", "url" : "https://www.jianshu.com/u/0bf03bc04b07", "tags" : [ "mongodb", "database", "NoSQL" ], "likes" : 100 }

接着我们通过 update() 方法来更新标题(title):

>db.col.update({'title':'MongoDB 教程'},{$set:{'title':'MongoDB'}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })    # 输出信息
> db.col.find().pretty()
{
  "_id" : ObjectId("5db2afe105cb23a6ee2504b3"),
"title" : "MongoDB",
  "description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库",
  "by" : "简书_ljing",
  "url" : "https://www.jianshu.com/u/0bf03bc04b07",
  "tags" : [
    "mongodb",
    "database",
    "NoSQL"
  ],
  "likes" : 100
}
{
  "_id" : ObjectId("5db2b0a805cb23a6ee2504b6"),
"title" : "MongoDB 教程",
  "description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库",
  "by" : "简书_ljing",
  "url" : "https://www.jianshu.com/u/0bf03bc04b07",
  "tags" : [
    "mongodb",
    "database",
    "NoSQL"
  ],
  "likes" : 100
}

可以看到第一个标题(title)由原来的 "MongoDB 教程" 更新为了 "MongoDB"，第二个并没有更新。

以上语句只会修改第一条发现的文档，如果你要修改多条相同的文档，则需要设置 multi 参数为 true。

>db.col.update({'title':'MongoDB 教程'},{$set:{'title':'MongoDB'}},{multi:true})

执行如上sql后发现两条都被修改了

（二）save() 方法

save() 方法通过传入的文档来替换已有文档。语法格式如下：

db.collection.save(
<document>,
{
writeConcern: <document>
}
)

参数说明：

document : 文档数据。

writeConcern :可选，抛出异常的级别。

实例

替换了 _id 为 5db2b0a805cb23a6ee2504b6 的文档数据：

>db.col.save({
"_id" : ObjectId("5db2b0a805cb23a6ee2504b6"),
"title" : "MongoDB",
"description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库",
"by" : "简书_ljing",
"url" : "https://www.jianshu.com/u/0bf03bc04b07",
"tags" : [
"mongodb",
"NoSQL"
],
"likes" : 110
})

替换成功后，我们可以通过 find() 命令来查看替换后的数据

>db.col.find().pretty()
{
  "_id" : ObjectId("5db2afe105cb23a6ee2504b3"),
  "title" : "MongoDB",
  "description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库",
  "by" : "简书_ljing",
  "url" : "https://www.jianshu.com/u/0bf03bc04b07",
  "tags" : [
    "mongodb",
    "database",
    "NoSQL"
  ],
  "likes" : 100
}
{
  "_id" : ObjectId("5db2b0a805cb23a6ee2504b6"),
  "title" : "MongoDB",
  "description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库",
  "by" : "简书_ljing",
  "url" : "https://www.jianshu.com/u/0bf03bc04b07",
  "tags" : [
    "mongodb",
    "NoSQL"
  ],
"likes" : 110
}

更多实例

只更新第一条记录：

db.col.update( { "count" : { $gt : 1 } } , { $set : { "test2" : "OK"} } );

全部更新：

db.col.update( { "count" : { $gt : 3 } } , { $set : { "test2" : "OK"} },false,true );

只添加第一条：

db.col.update( { "count" : { $gt : 4 } } , { $set : { "test5" : "OK"} },true,false );

全部添加进去:

db.col.update( { "count" : { $gt : 5 } } , { $set : { "test5" : "OK"} },true,true );

全部更新：

db.col.update( { "count" : { $gt : 15 } } , { $inc : { "count" : 1} },false,true );

只更新第一条记录：

db.col.update( { "count" : { $gt : 10 } } , { $inc : { "count" : 1} },false,false );

八、MongoDB 删除文档

MongoDB remove()函数是用来移除集合中的数据。

MongoDB数据更新可以使用update()函数。

在执行remove()函数前可以先执行find()命令来判断执行的条件是否正确。

remove() 方法的基本语法格式如下所示：

db.collection.remove(
   <query>,
   <justOne>
)

如果你的 MongoDB 是 2.6 版本以后的，语法格式如下：

db.collection.remove(
   <query>,
   {
     justOne: <boolean>,
     writeConcern: <document>
   }
)

参数说明：

query :（可选）删除的文档的条件。

justOne : （可选）如果设为 true 或 1，则只删除一个文档，如果不设置该参数，或使用默认值 false，则删除所有匹配条件的文档。

writeConcern :（可选）抛出异常的级别。

实例

以下文档我们执行两次插入操作：

> db.col.insert({"name":"ljing"})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> db.col.insert({"name":"ljing"})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })

使用 find() 函数查询数据：

> db.col.find()
{ "_id" : ObjectId("5db2be7e05cb23a6ee2504b7"), "name" : "ljing" }
{ "_id" : ObjectId("5db2be8605cb23a6ee2504b8"), "name" : "ljing" }

执行删除

> db.col.remove({"name":"ljing"})
WriteResult({ "nRemoved" : 2 })     # 删除了两条数据
>db.col.find()
……                                  # 没有数据

如果你只想删除第一条找到的记录可以设置 justOne 为 1，如下所示：

>db.COLLECTION_NAME.remove(DELETION_CRITERIA,1)

如果你想删除所有数据，可以使用以下方式（类似常规 SQL 的 truncate 命令）：

>db.col.remove({})
>db.col.find()

九、MongoDB 查询文档

MongoDB 查询文档使用 find() 方法。

find() 方法以非结构化的方式来显示所有文档。

MongoDB 查询数据的语法格式如下：

db.collection.find(query, projection)

query ：可选，使用查询操作符指定查询条件

projection ：可选，使用投影操作符指定返回的键。查询时返回文档中所有键值，只需省略该参数即可（默认省略）。

如果你需要以易读的方式来读取数据，可以使用 pretty() 方法，语法格式如下：

>db.col.find().pretty()

pretty() 方法以格式化的方式来显示所有文档。

以下实例我们查询了集合 col 中的数据：

> db.col.find().pretty()
{ "_id" : ObjectId("5db2c01305cb23a6ee2504b9"), "name" : "ljing" }
{ "_id" : ObjectId("5db2c01405cb23a6ee2504ba"), "name" : "ljing" }
{ "_id" : ObjectId("5db2c02105cb23a6ee2504bb"), "name" : "liang" }

除了 find() 方法之外，还有一个 findOne() 方法，它只返回一个文档。

> db.col.findOne()
{ "_id" : ObjectId("5db2c01305cb23a6ee2504b9"), "name" : "ljing" }

MongoDB 与 RDBMS Where 语句比较

（一）MongoDB AND 条件

MongoDB 的 find() 方法可以传入多个键(key)，每个键(key)以逗号隔开，即常规 SQL 的 AND 条件。

语法格式如下：

>db.col.find({key1:value1, key2:value2}).pretty()

实例

先查看下所有数据

> db.col.find().pretty()
{
  "_id" : ObjectId("5db2c17905cb23a6ee2504bc"),
  "name" : "ljing",
  "title" : "mongdb",
  "by" : "cainiao"
}
{
  "_id" : ObjectId("5db2c18e05cb23a6ee2504bd"),
  "name" : "ljing",
  "title" : "oracle",
  "by" : "oracle"
}

发现自己把mongodb写错了，update一下啊

> db.col.update({"title":"mongdb"},{$set:{"title":"mongodb"}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })

按name和title进行查询

> db.col.find({"name":"ljing","title":"mongodb"}).pretty()
{
  "_id" : ObjectId("5db2c17905cb23a6ee2504bc"),
  "name" : "ljing",
  "title" : "mongodb",
  "by" : "cainiao"
}

以上实例中类似于 WHERE 语句：WHERE name = ‘ljing’ and title = 'mongodb'

（二）MongoDB OR 条件

MongoDB OR 条件语句使用了关键字 $or,语法格式如下：

>db.col.find(
   {
      $or: [
         {key1: value1}, {key2:value2}
      ]
   }
).pretty()

以下实例中，我们演示了查询 title 值为 mongodb 或键 title 值为 oracle 的文档。

> db.col.find({$or:[{"title":"mongodb"},{"title":"oracle"}]}).pretty()
{
  "_id" : ObjectId("5db2c17905cb23a6ee2504bc"),
  "name" : "ljing",
  "title" : "mongodb",
  "by" : "cainiao"
}
{
  "_id" : ObjectId("5db2c18e05cb23a6ee2504bd"),
  "name" : "ljing",
  "title" : "oracle",
  "by" : "oracle"
}

（三）AND 和 OR 联合使用

以下实例演示了 AND 和 OR 联合使用，类似常规 SQL 语句为： 'where name = 'ljing' AND (title = 'mongodb' OR title = 'oracle')'

> db.col.find({"name": "ljing", $or: [{"title": "mongodb"},{"title": "oracle"}]}).pretty()
{
  "_id" : ObjectId("5db2c17905cb23a6ee2504bc"),
  "name" : "ljing",
  "title" : "mongodb",
  "by" : "cainiao"
}
{
  "_id" : ObjectId("5db2c18e05cb23a6ee2504bd"),
  "name" : "ljing",
  "title" : "oracle",
  "by" : "oracle"
}

mongodb

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MongoDB 基础（一）

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