半小时入门 MongoDB

1. 简介

1.1 什么是 MongoDB？

MongoDB 官网：MongoDB：开发者数据平台

MongoDB 官方文档：MongoDB 文档

MongoDB 是一个文档型数据库，数据以类似 JSON 的文档形式存储（称为 BSON）。其设计理念是为了应对大数据量、高性能和灵活性需求。

MongoDB 使用集合（Collections）来组织文档（Documents），每个文档都是由键值对组成的。

• 数据库（Database）：存储数据的容器，类似于关系型数据库中的数据库。
• 集合（Collection）：数据库中的一个集合，类似于关系型数据库中的表。
• 文档（Document）：集合中的一个数据记录，类似于关系型数据库中的行（row），以 BSON 格式存储。
• 字段（Field）：文档中的键值对，类似于关系型数据库中的列（column），可以是 BSON 对象或者数组。

MongoDB 将数据存储为一个文档，数据结构由键值 (key => value) 对组成，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：

1.2 BSON 文档

详情：BSON 文档

MongoDB 将数据记录存储为 BSON 文档（BSON 是 JSON 文档的二进制表示形式，包含比 JSON 更多的数据类型）。

1.2.1 文档结构

MongoDB 的数据记录，字段名称是字符串，字段的值可以是任何 BSON 数据类型，包括其他文档，数组和文档数组。例如，以下文档包含各种类型的值：

{
    _id: ObjectId("5099803df3f4948bd2f98391"),
    name: { first: "Alan", last: "Turing" },
    birth: new Date('Jun 23, 1912'),
    death: new Date('Jun 07, 1954'),
    contribs: [ "Turing machine", "Turing test", "Turingery" ],
    views : NumberLong(1250000)
}

上面的字段具有以下数据类型：

• _id 保存一个 ObjectId。

• name 包含一个嵌入式文档，其中包含字段 first 和 last。

• birth 和 death 保留 Date 类型的值。

• contribs 拥有字符串数组。

• views 保存NumberLong_类型的值。

1.2.2 点符号

MongoDB 使用点符号来访问数组的元素和访问嵌入式文档的字段。

数组：

数组的索引位置从零开始。

要使用点符号指定或访问数组元素，请用点号 (.) 将数组名称和索引位置连接，并用引号引起来：

"<array>.<index>"

例如，假设文档中包含以下给定字段：

{
   ...
   names: [ "刘备", "关羽", "张飞" ],
   ...
}

要指定 names 数组中的第三个元素，使用点符号 "names.2"。

嵌入式文档：

要使用点符号指定或访问嵌入式文档的字段，请将嵌入式文档名称与点 (.) 和字段名称连接起来，并用引号引起来：

"<embedded document>.<field>"

例如，假设文档中包含以下给定字段：

{
   ...
   name: { first: "刘备", last: "张飞" },
   contact: { phone: { type: "cell", number: "111-222-3333" } },
   ...
}

要在 name 字段中指定名为 last 的字段，请使用点符号 "name.last"。

要在 contact 字段中指定 phone 文档中的 number，请使用点符号 "contact.phone.number"。

注意

分区字段不能使用包含点 (.) 的字段名称。

1.2.3 BSON 类型

介绍某些常见 BSON 数据类型。

完整列表 在此。

Array

[ <elements> ]

其中数组元素如下：

• [ <elements> ]
  • 数组元素使用扩展 JSON。
  • 要指定空数组，请省略内容 [ ]。

Binary

{ "$binary":
   {
      "base64": "<payload>",
      "subType": "<t>"
   }
}

其中的值如下所示：

• "<payload>"

  • Base64 编码（填充为 "="）有效负载字符串。

• "<t>"

  • 对应于 BSON 二进制子类型的一个字符或两个字符的十六进制字符串。有关可用的子类型，请参阅扩展版 bson 文档 http://bsonspec.org/spec.html。

Date

适用于 1970 年至 9999 年（含）之间的日期：

{"$date": {"$numberLong": "<millis>"}}
{"$date": "<ISO-8601 Date/Time Format>"}

对于 1970 年之前或 9999 年之后的日期：

{"$date": {"$numberLong": "<millis>"}}

其中的值如下所示：

• "<millis>"

  • 作为字符串的 64 位有符号整数。该值表示相对于纪元的毫秒数。

• "<ISO-8601 Date/Time Format>"

  • 以 ISO-8601 互联网日期/时间格式 为字符串的日期。
  • 日期/时间的最大时间精度为毫秒：
    • 如果小数部分为非零，则小数形式的秒数实际有 3 个小数位。
    • 否则，如果秒的小数部分为零，则应省略。

Decimal128

{ "$numberDecimal": "<number>" }

其中的值如下所示：

• "<number>"
  • 高精度小数 作为字符串。

Document

{ <content> }

其中文档内容如下所示：

• <content>
  • 使用扩展 JSON 的 “名称:值” 对。
  • 要指定空文档，请省略内容 { }。

Double

对于有限数：

{"$numberDouble": "<decimal string>" }

对于无限数或 NAN：

{"$numberDouble": <"Infinity"|"-Infinity"|"NaN"> }

其中的值如下所示：

• "<decimal string>"

  • 作为字符串的 64 位带符号浮点数。

• <non-integer number>

  • 非整数。整数数字将解析为整数而不是 double。

Int64

{ "$numberLong": "<number>" }

其中的值如下所示：

• "<number>"

  • 作为字符串的 64 位有符号整数。

• <integer>

  • 64 位有符号整数。

Int32

{ "$numberInt": "<number>" }

其中的值如下所示：

• "<number>"

  • 作为字符串的 32 位有符号整数。

• <integer>

  • 一个 32 位有符号整数。

MaxKey

{ "$maxKey": 1 }

MaxKey BSON 数据类型的比较高于所有其他类型。请参阅 比较/排序顺序 以了解有关 BSON 类型的比较顺序的更多信息。

MinKey

{ "$minKey": 1 }

MinKey BSON 数据类型的比较值低于所有其他类型。数据类型有关 BSON 类型的比较顺序的更多信息，请参阅 比较/排序顺序。

ObjectId

{ "$oid": "<ObjectId bytes>" }

其中的值如下所示：

• "<ObjectId bytes>"
  • 一个 24 个字符大端十六进制字符串，表示对象标识符字节。

Regular Expression

{ "$regularExpression":
   {
      "pattern": "<regexPattern>",
      "options": "<options>"
  }
}

其中的值如下所示：

• "<regexPattern>"

  • 与正则表达式模式相对应的字符串。字符串可以包含有效的 JSON 字符和非转义双引号 (") 字符，但不能包含未转义的正斜杠 (/) 字符。

• "<options>"

  • 指定 BSON 正则表达式选项的字符串。必须按字母顺序指定选项。有关受支持选项的信息，请参阅 $options 。

Timestamp

{"$timestamp": {"t": <t>, "i": <i>}}

其中的值如下所示：

• <t>

  • 自纪元以来的秒数的正整数。

• <i>

  • 增量的正整数。

2. 安装

安装有三部分：

1. MongoDB Server 数据库服务

   • 个人开发选择 MongoDB Community Server，下载地址：https://www.mongodb.com/try/download/community

2. MongoDB Shell 交互式界面

   • 允许用户与 MongoDB 数据库进行交互、执行命令和操作数据库。
   • 基于 JavaScript，允许用户直接在命令行或者脚本中使用 JavaScript 语言来操作 MongoDB 数据库。
   • MongoDB Shell 是 MongoDB 数据库安装包的一部分，因此，安装 MongoDB 数据库也会自动安装 MongoDB Shell。
   • MongoDB Shell 下载地址：https://www.mongodb.com/zh-cn/docs/mongodb-shell/install/

3. MongoDB Compass 图形化工具

   • 一款功能强大的 GUI，用于在可视环境中查询、聚合和分析 MongoDB 数据。
   • 下载地址：https://www.mongodb.com/try/download/compass

不同系统的安装过程：

• Windows MongoDB
• Linux MongoDB
• MacOS MongoDB

3. 数据库操作

1. mongosh

打开一个连接到本地实例的 MongoShell。所有其他命令都需要在 mongosh 中执行。

2. show databases/show dbs

显示当前 MongoDB 实例中的所有数据库。

> show dbs
admin   40.00 KiB
config  72.00 KiB
local   72.00 KiB

3. use <dbname>

切换到数据库 <dbname>。

> use test
switched to db test

4. db

显示当前使用中的数据库名称。

> db
test

5. show collections

显示当前数据库中的所有集合。

6. db.dropDatabase()

删除当前的数据库。

7. exit

退出 mongosh 会话。

4. CRUD 操作

4.1 集合操作

1. db.createCollection()

创建集合。

// 创建集合 users
> db.createCollection("users")
{ "ok": 1 }

2. db.collection.renameCollection()

更新集合名。

提示

db.collection.renameCollection() 方法中 collection 为集合，实际使用应替换为具体的集合名。

在 MongoDB 中，不能直接通过命令来重命名集合。

// 将 users 重命名为 newusers
> db.users.renameCollection("newusers")
{ "ok": 1 }

3. db.collection.drop()

删除集合。

// 删除集合 newusers
> db.newusers.drop()
true

4.2 文档操作

4.2.1 插入

1. db.collection.insertOne()

将单个文档插入集合中。

> db.users.insertOne({name: "张三"})
{
  acknowledged: true,
  insertedId: ObjectId('67b20c258a44cbcdf240acb5')
}

2. db.collection.insertMany()

将多个文档插入到一个集合中。

> db.users.insertMany([{name: "李四"}, {name: "王五"}])
{
  acknowledged: true,
  insertedIds: {
    '0': ObjectId('67b20c598a44cbcdf240acb6'),
    '1': ObjectId('67b20c598a44cbcdf240acb7')
  }
}

4.2.2 查找

1. db.collection.find()

查询所有的文档。

> db.users.find()

2. db.collection.find(<filterObject>)

查询所有满足参数对象 <filterObject> 中指定过滤条件的数据。

> db.users.find({name: "张三"})

3. db.collection.find(<filterObject>, <selectObject>)

查询所有满足参数对象 <filterObject> 中指定过滤条件的数据，并且只返回 <selectObject> 中指定的字段。

// 1 表示选中，0 表示不选中
> db.users.find({name: "张三"}, {name: 1, email: 1})

4. db.collection.findOne()

与 find() 用法相同，找到满足过滤条件的对象，但是只返回第一条。

> db.users.findOne({age: 18})

5. db.collection.countDocuments

返回满足条件的记录的数量。

4.2.3 更新

4.2.4 删除

1. db.collection.deleteOne()

删除满足条件的第一个文档。

2. db.collection.deleteMany()

删除满足条件的所有文档。

4.3 范围操作

5. 聚合操作

聚合主要用于处理数据，并返回计算后的结果，比如求和、平均值等。

6. 过滤条件