MongoDB数字类型你真的了解吗？

DBA入坑指南 2021-04-18

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一、前言

最近刚好有开发在使用MongoDB数字类型时，遇到的一些的问题，比如失真，便咨询笔者，所以文章对数字类型进行简单讲解，避免开发在使用MongoDB数字类型时，发生失真和失精等问题，避免生产上发生严重事故，尽管可以通过备份和oplog对数据进行精细化恢复，但仍然会比较花时间，影响产品的可用性。

二、类型介绍

我们先来看看MongoDB支持的数字类型，MongoDB3.2版本及以下，支持三种数值类型，即Double、32-bit integer、64-bit integer，简单点说就是double、int和long类型，MongoDB3.4版本以后支持decimal类型，主要是为了支持货币数据，这四种类型分别对应数字1、16、18和19。由于笔者使用的MongoDB版本为3.2，所以不支持decimal类型，笔者实验主要使用mongo shell客户端并偶尔使用GUI工具进行操作，根据自己情况进行使用即可。

1、数字默认为double 类型

mongos> db.user_info.insert({username:'grepwang',age:18})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
mongos> db.user_info.find()
{ "_id" : ObjectId("5e03141b42e5e9996679441e"), "username" : "grepwang", "age" : 18 }

我们可以查看age的类型为double

mongos> db.user_info.find({age:{$type:1}})
{ "_id" : ObjectId("5e03141b42e5e9996679441e"), "username" : "grepwang", "age" : 18 }
或者
mongos> db.user_info.find({age:{$type:"double"}})
{ "_id" : ObjectId("5e03141b42e5e9996679441e"), "username" : "grepwang", "age" : 18 }

如果使用GUI工具查看，就很直观，如下所示

2、NumberLong 类型

将数字保存为long类型，需要显式地通过封装函数NumberLong()，其接受的参数应为string类型，如下

mongos> db.user_info.insert({username:'mark',age:NumberLong(28)})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
mongos> db.user_info.find({username:'mark'})
{ "_id" : ObjectId("5e0316d842e5e9996679441f"), "username" : "mark", "age" : NumberLong(28) }

验证一下是不是long类型

mongos> db.user_info.find({age:{$type:"long"}})
{ "_id" : ObjectId("5e0316d842e5e9996679441f"), "username" : "mark", "age" : NumberLong(28) }
或者
mongos> db.user_info.find({age:{$type:18}})
{ "_id" : ObjectId("5e0316d842e5e9996679441f"), "username" : "mark", "age" : NumberLong(28) }

如果需要对这一类型更新的话，也需要显示指定NumberLong()函数，这样子age的类型仍然为long类型，假如mark过完生日就29岁了，如下

mongos> db.user_info.update({ "_id" : ObjectId("5e0316d842e5e9996679441f")},{$set:{age:NumberLong("29")})
mongos> db.user_info.find({username:'mark'})
{ "_id" : ObjectId("5e0316d842e5e9996679441f"), "username" : "mark", "age" : NumberLong(29) }

我们再来验证下对long 类型的age字段进行$inc 操作，如下

mongos> db.user_info.update({"_id" : ObjectId("5e0316d842e5e9996679441f")},{$inc:{ age: 1}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 }

我们使用GUI查看一下用户mark的数据，如下所示

发现了吗？age的类型从long变成了double

3、int类型

和long类型类似，不同的是转换函数是NumberInt()，传递的也是一个字符串参数，如下

mongos> db.user_info.insert({username:'lusi',age:NumberInt("20")})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
mongos> db.user_info.find({age:{$type:16}})
{ "_id" : ObjectId("5e03225742e5e99966794420"), "username" : "lusi", "age" : 20 }

数字类型为int32

4、decimal类型

为了便于测试，笔者临时搭建了一个MongoDB，版本为MongoDB3.6.13，使用Mongo shell插入decimal类型数据，需要使用NumberDecimal()这个转换函数，参数也是字符串，如下

> db.product_info.insert({productname:'钢笔',price:NumberDecimal("9.999")})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> db.product_info.find({productname:'钢笔'})
{ "_id" : ObjectId("5e032760c004a56be23e71e9"), "productname" : "钢笔", "price" : NumberDecimal("9.999") }

在使用decimal类型时，要注意精度的问题

案例1

decimal类型 + double类型

> db.product_info.update({productname:'钢笔'},{$inc:{price:3}})
> db.product_info.find({"productname" : "钢笔"})
{ "_id" : ObjectId("5e032760c004a56be23e71e9"), "productname" : "钢笔", "price" : NumberDecimal("12.99900000000000") }
> db.product_info.find({price:{$type:'decimal'}})
{ "_id" : ObjectId("5e032760c004a56be23e71e9"), "productname" : "钢笔", "price" : NumberDecimal("12.99900000000000") }

从上面可以看到decimal+double，price字段虽然类型还是decimal，但是被补了11个0

案例2

decimal类型+decimal类型

> db.product_info.insert({product_name:'car','price':NumberDecimal("200000.2")})
> db.product_info.find({product_name:'car'})
{ "_id" : ObjectId("5e032c72c004a56be23e71ec"), "product_name" : "car", "price" : NumberDecimal("200000.2") }
> db.product_info.update({product_name:'car'},{$inc:{price:NumberDecimal("3000.9")}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })
> db.product_info.find({product_name:'car'})
{ "_id" : ObjectId("5e032c72c004a56be23e71ec"), "product_name" : "car", "price" : NumberDecimal("203001.1") }

从上面的结果可以看出，decimal+decimal结果是没问题的

案例3

decimal类型+long类型

> db.product_info.insert({product_name:'bus','price':NumberDecimal("4000000")})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> db.product_info.find({product_name:'bus'})
{ "_id" : ObjectId("5e032d64c004a56be23e71ed"), "product_name" : "bus", "price" : NumberDecimal("4000000") }
> db.product_info.update({product_name:'bus'},{$inc:{price:NumberLong("20000")}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })
> db.product_info.find({product_name:'bus'})
{ "_id" : ObjectId("5e032d64c004a56be23e71ed"), "product_name" : "bus", "price" : NumberDecimal("4020000") }

从上面的结果可以看出，decimal+long结果也是没问题的

案例4

decimal类型+int类型

> db.product_info.find({product_name:'铅笔'})
{ "_id" : ObjectId("5e033af0c004a56be23e71ee"), "product_name" : "铅笔", "price" : NumberDecimal("2.22") }
> db.product_info.update({product_name:'铅笔'},{$inc:{price:NumberInt('2')}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })
> db.product_info.find({product_name:'铅笔'})
{ "_id" : ObjectId("5e033af0c004a56be23e71ee"), "product_name" : "铅笔", "price" : NumberDecimal("4.22") }

从上面结果可以看出,decimal+int结果也是没问题的

案例5

decimal类型-decimal类型

> db.test_coll.insert({"number1" : NumberDecimal("364477.2626"),"number2" : NumberDecimal("364476.1626"),'number3':NumberDecimal("32.02")})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> db.test_coll.find()
{ "_id" : ObjectId("5e033d7cc004a56be23e71ef"), "number1" : NumberDecimal("364477.2626"), "number2" : NumberDecimal("364476.1626"), "number3" : NumberDecimal("32.02") }
相减操作，将number3字段设置为number1和number2的差值
> db.test_coll.find({ "_id" : ObjectId("5e033d7cc004a56be23e71ef")}).forEach(function(item){   item.number = item.number1  - item.number2 ;db.test_coll.save(item) })
> db.test_coll.find()
{ "_id" : ObjectId("5e033d7cc004a56be23e71ef"), "number1" : NumberDecimal("364477.2626"), "number2" : NumberDecimal("364476.1626"), "number3" : NumberDecimal("32.02"), "number" : NaN }

从上面可以看出，decimal类型-decimal类型出现NaN类型，MaN（not a number)属性代表一个不是数字的值，这个跟JavaScript有点像。

案例6

decimal类型+decimal类型

> db.test_coll_info.insert({"number1" : NumberDecimal("364477.2626"),"number2" : NumberDecimal("364476.1626"),'number3':NumberDecimal("32.02")})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> db.test_coll_info.find()
{ "_id" : ObjectId("5e033f40c004a56be23e71f0"), "number1" : NumberDecimal("364477.2626"), "number2" : NumberDecimal("364476.1626"), "number3" : NumberDecimal("32.02") }
> db.test_coll_info.find({"_id" : ObjectId("5e033f40c004a56be23e71f0")}).forEach(function(item){   item.number = item.number1 + item.number2 ;db.test_coll_info.save(item) })
> db.test_coll_info.find()
{ "_id" : ObjectId("5e033f40c004a56be23e71f0"), "number1" : NumberDecimal("364477.2626"), "number2" : NumberDecimal("364476.1626"), "number3" : NumberDecimal("32.02"), "number" : "NumberDecimal(\"364477.2626\")NumberDecimal(\"364476.1626\")" }

从上面结果可以看出，两个字段结果连接在一起了，这个跟python字符串相加操作是一样的。

提示：对于数字类型的选择和使用，一定要知其然，根据实际场景选择合适的类型，避开盲区。

三、案例讲解

上面只是简单介绍了一下数字的四种类型，并不是本次要讲解的一些重点，由于下面的一些操作需要上面的知识作为基础。对于MySQL DBA来说，对于数字类型会比较了解，就是不同的数字类型对应的值范围是有限制的，否则会导致溢出，从而影响业务。对于MongoDB来说也是一样的，如果数字长度超过了数字类型允许的范围，就会导致数字失真或者报错，这是比较严重的问题。

1、案例1分析

mongos> db.user_info.insert({username:'jack',uid:NumberLong("1206847853192888394")})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
mongos> db.user_info.find({username:'jack'})
{ "_id" : ObjectId("5e045a43d631e2333f8e4c48"), "username" : "jack", "uid" : NumberLong("1206847853192888394") }

从上面结果可以看出uid插入long类型的19位数字是没问题的，接着往下看

mongos> db.user_info.insert({username:'mark',uid:NumberLong("9999999999999999999")})
2019-12-26T15:04:43.631+0800 E QUERY    [thread1] Error: could not convert string to long long :
@(shell):1:42

从上面可以看出uid插入的也是19位数字的long但是报错了，数据无法插入，换句话就是说long类型有长度限度。

long类型的范围是-9223372036854775808 ~ 9223372036854775807 , 如果插入的数字不在这范围内，是无法插入，下面我们再次验证下:

mongos> db.user_info.insert({username:'mark',uid:NumberLong("9223372036854775807")})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
mongos> db.user_info.insert({username:'mark',uid:NumberLong("-9223372036854775808")})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
mongos> db.user_info.insert({username:'mark',uid:NumberLong("-9223372036854775809")})
2019-12-26T15:26:06.414+0800 E QUERY    [thread1] Error: could not convert string to long long :
@(shell):1:42

上面的结果是：第一条和第二条数据插入成功，第三条数据插入报错。

2、案例2分析

mongos> db.user_test.insert({username:'jack',"category_list" : [
...                {
...                    "category_name" : "管吃",
...                    "category_id" : NumberLong("1206847853192888320")
...                },
...                {
...                    "category_name" : "管喝",
...                    "category_id" : NumberLong("1206847853192888320")
...                }
...            ]})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
mongos> db.user_test.find({username:'jack'})
{ "_id" : ObjectId("5e046531d631e2333f8e4c4c"), "username" : "jack", "category_list" : [ { "category_name" : "管吃", "category_id" : NumberLong("1206847853192888320") }, { "category_name" : "管喝", "category_id" : NumberLong("1206847853192888320") } ] }
mongos> db.user_test.update({"_id" : ObjectId("5e046531d631e2333f8e4c4c")},{$set:{'categoryList':[{"category_name":"管车","category_id":NumberLong(1206847853192888393)},{"category_name":"管饱","category_id":NumberLong(1206847853192888394)}]}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })
mongos> db.user_test.find({username:'jack'}).pretty()
{
         "_id" : ObjectId("5e046531d631e2333f8e4c4c"),
         "username" : "jack",
         "category_list" : [
           {
             "category_name" : "管吃",
             "category_id" : NumberLong("1206847853192888320")
           },
           {
             "category_name" : "管喝",
             "category_id" : NumberLong("1206847853192888320")
           }
         ],
         "categoryList" : [
           {
             "category_name" : "管车",
             "category_id" : NumberLong("1206847853192888320")
           },
           {
             "category_name" : "管饱",
             "category_id" : NumberLong("1206847853192888320")
           }
         ]
}

从上面的结果，大家发现了吗？category_id字段失真了，如果在生产发生了这种问题，就等着背锅吧！大家继续往下看

mongos> db.user_test.insert({username:'mark',"category_list" : [
...                {
...                    "category_name" : "管吃",
...                    "category_id" : NumberLong("36363737733")
...                }
...            ]})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
mongos> db.user_test.update({"_id" : ObjectId("5e046e58d631e2333f8e4c4d")},{$set:{'categoryList':[{"category_name":"管车","category_id":NumberLong("1206847853192888393")}]}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })
mongos> db.user_test.find({username:'mark'}).pretty()
{
         "_id" : ObjectId("5e046e58d631e2333f8e4c4d"),
         "username" : "mark",
         "category_list" : [
           {
             "category_name" : "管吃",
             "category_id" : NumberLong("36363737733")
           }
         ],
         "categoryList" : [
           {
             "category_name" : "管车",
             "category_id" : NumberLong("1206847853192888393")
           }
         ]
}