MongoDB 基础

1. MongoDb 概述

MongoDB 是一个跨平台的，面向文档的数据库，是当前 NoSQL 数据库产品中最热门的一种。它介于关系数据库和非关系数据库之间，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库的产品。它支持的数据结构非常松散，是类似 JSON 的 BSON 格式，因此可以存储比较复杂的数据类型。

1.1. MongoDB 特点

MongoDB 最大的特点是他支持的查询语言非常强大，其语法有点类似于面向对象的查询语言，几乎可以实现类似关系数据库单表查询的绝大部分功能，而且还支持对数据建立索引。它是一个面向集合的，模式自由的文档型数据库，具体特点总结如下：

面向集合存储，易于存储对象类型的数据
模式自由
支持动态查询
支持完全索引，包含内部对象
支持复制和故障恢复
使用高效的二进制数据存储，包括大型对象（如视频等）
自动处理碎片，以支持云计算层次的扩展性
支持 Python，PHP，Ruby，Java，C，C#，Javascript，Perl 及 C++语言的驱动程序，社区中也提供了对 Erlang 及.NET 等平台的驱动程序
文件存储格式为 BSON（一种 JSON 的扩展）

1.2. 功能

面向集合的存储：适合存储对象及 JSON 形式的数据。
动态查询：Mongo 支持丰富的查询表达式。查询指令使用 JSON 形式的标记，可轻易查询文档中内嵌的对象及数组。
完整的索引支持：包括文档内嵌对象及数组。Mongo 的查询优化器会分析查询表达式，并生成一个高效的查询计划。
查询监视：Mongo 包含一个监视工具用于分析数据库操作的性能。
复制及自动故障转移：Mongo 数据库支持服务器之间的数据复制，支持主-从模式及服务器之间的相互复制。复制的主要目标是提供冗余及自动故障转移。
高效的传统存储方式：支持二进制数据及大型对象（如照片或图片）
自动分片以支持云级别的伸缩性：自动分片功能支持水平的数据库集群，可动态添加额外的机器

1.3. 适用场景

网站数据：Mongo 非常适合实时的插入，更新与查询，并具备网站实时数据存储所需的复制及高度伸缩性。
缓存：由于性能很高，Mongo 也适合作为信息基础设施的缓存层。在系统重启之后，由 Mongo 搭建的持久化缓存层可以避免下层的数据源过载。
大尺寸，低价值的数据：使用传统的关系型数据库存储一些数据时可能会比较昂贵，在此之前，很多时候程序员往往会选择传统的文件进行存储。
高伸缩性的场景：Mongo 非常适合由数十或数百台服务器组成的数据库。Mongo 的路线图中已经包含对 MapReduce 引擎的内置支持。
用于对象及 JSON 数据的存储：Mongo 的 BSON 数据格式非常适合文档化格式的存储及查询。

2. MongoDB 体系结构

2.1. 数据库的整体结构

MongoDB 的逻辑结构是一种层次结构。主要由：数据库(database)、集合(collection)、文档(document)这三部分组成的。逻辑结构是面向用户的，用户使用 MongoDB 开发应用程序使用的就是逻辑结构。

MongoDB 的文档（document），相当于关系数据库中的一行记录。
多个文档组成一个集合（collection），相当于关系数据库的表。
多个集合（collection），逻辑上组织在一起，就是数据库（database）。
一个 MongoDB 实例支持多个数据库（database）。

数据库(database)、集合(collection)、文档(document)的层次结构如下图

在 mongodb 中是通过数据库、集合、文档的方式来管理数据，下边是 mongodb 与关系数据库的一些概念对比：

SQL 术语/概念	MongoDB 术语/概念	解释/说明
database	database	数据库
table	collection	数据库表/集合
row	document	数据记录行/文档
column	field	数据字段/域
index	index	索引
table joins	\	表连接（MongoDB 不支持）
primary key	primary key	主键。MongoDB 自动在每个集合中添加名称为`\_id`的主键

一个 mongodb 实例可以创建多个数据库
一个数据库可以创建多个集合
一个集合可以包括多个文档。

Notes: MongoDB 的文件单个大小不超过 4M ，新版本后可提升到 16M

2.2. 存储对象的结构

MongoDB 中存储的对象是 BSON，是一种类似 JSON 的二进制文件，它是由许多的键值对组成。例如：

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{
    "name" : "MooN",
    "age" : 20,
    "sex" : "male"
}
{
    "name" : "jack",
    "class" : 3,
    "grade" : 3
}

2.3. MongoDB 中的 key 命名规则

\0 不能使用。
带有 . 号、_ 号和 $ 号前缀的 Key 被保留，不能使用。
大小写有区别，Age 与 age 是不同的 key。
同一个文档不能有相同的 Key。
除了上面几条规则外，其他所有 UTF-8 字符都可以使用。

3. 连接 mongodb

mongodb 的使用方式是客户服务器模式，即使用一个客户端连接 mongodb 数据库（服务端）。

3.1. 命令格式连接

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mongodb://[username:password@]host1[:port1][,host2[:port2],...[,hostN[:portN]]][/[database][?options]]

参数解释：

mongodb:// 固定前缀
username：账号，可不填
password：密码，可不填
host：主机名或 ip 地址，只有 host 主机名为必填项。
port：端口，可不填，默认 27017
/database：连接某一个数据库
?options：连接参数，key/value 对

例子：

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mongodb://localhost     # 连接本地数据库27017端口
mongodb://root:123456@localhost     # 使用用户名root密码为123456连接本地数据库27017端口
mongodb://localhost,localhost:27018,localhost:27019    # 连接三台主从服务器，端口为27017、27018、27019

3.2. 使用 mongodb 自带的 javascript shell（mongo.exe）连接

windows 版本的 mongodb 安装成功，在安装目录下的 bin 目录有 mongo.exe 客户端程序。进入 cmd 窗口执行 mongo.exe：

此时就可以输入命令来操作 mongodb 数据库了，javascript shell 可以运行 javascript 程序。

3.3. 使用 studio3T 连接

内容参考本笔记的《MongoDB 安装与使用》的《studio3t》章节

3.4. 使用 java 程序连接

详细参数参考：http://mongodb.github.io/mongo-java-driver/3.4/driver/tutorials/connect-to-mongodb/

添加依赖：

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<dependency>
    <groupId>org.mongodb</groupId>
    <artifactId>mongo‐java‐driver</artifactId>
    <version>3.4.3</version>
</dependency>

测试程序：

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@Test
public void testConnection() {
    //创建mongodb 客户端
    MongoClient mongoClient = new MongoClient("localhost", 27017);
    //或者采用连接字符串
    //MongoClientURI connectionString = new MongoClientURI("mongodb://root:root@localhost:27017");

    //MongoClient mongoClient = new MongoClient(connectionString);
    //连接数据库
    MongoDatabase database = mongoClient.getDatabase("test");
    // 连接collection
    MongoCollection<Document> collection = database.getCollection("student");
    // 查询第一个文档
    Document myDoc = collection.find().first();
    //得到文件内容 json串
    String json = myDoc.toJson();
    System.out.println(json);
}

4. 数据库操作

4.1. 查询数据库

查询全部数据库

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show dbs

显示当前数据库

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db

4.2. 创建/切换数据库

命令格式：

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use DATABASE_NAME

示例：有 test02 数据库则切换到此数据库，没有则创建。

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use test02

注意：新创建的数据库不显示，需要至少包括一个集合。

4.3. 删除数据库（慎用！！！）

命令格式：

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db.dropDatabase()

例子：

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# 删除test02数据库
# 先切换数据库
use test02
# 再执行删除
db.dropDatabase()

5. 集合操作

集合相当于关系数据库中的表，一个数据库可以创建多个集合，一个集合是将相同类型的文档管理起来。

5.1. 创建集合

语法格式：

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db.createCollection(name, options)

参数说明：

name: 新创建的集合名称
options: 创建参数

5.2. 删除集合

语法格式：

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db.集合名称.drop()

例子：删除 student 集合

1
db.student.drop()

5.3. 显示当前数据库中集合

语法格式：

1
show tables

5.4. 给集合创建索引

5.4.1. 命令语句创建

TODO: 待整理

5.4.2. 使用 studio 3t 软件创建

右键点击需要增加索引的集合

选择索引相应的域

生成唯一索引

6. 文档操作

6.1. 插入文档

mongodb 中文档的格式是 json 格式，下边就是一个文档，包括两个 key：_id 主键和 name

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{
    "_id" : ObjectId("5b2cc4bfa6a44812707739b5"),
    "name" : "moon"
}

插入命令格式：

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db.COLLECTION_NAME.insert(document)

注：每个文档默认以 _id 作为主键，主键默认类型为 ObjectId（对象类型），mongodb 会自动生成主键值。

例子：往 student 集合中插入一条文档

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db.student.insert({"name":"moon","age":10})

注意：同一个集合中的文档的 key 名称与个数可以不相同！但是建议设置为相同的。

6.2. 更新文档

命令格式：

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db.COLLECTION_NAME.update(<query>, <update>, <options>)

参数说明：

query：查询条件，相当于 sql 语句的 where
update：更新文档内容
options：选项

6.2.1. 替换文档

将符合条件 "name":"moon" 的第一个文档替换为 {"name":"斩月","age":10}。

1
db.student.update({"name":"moon"},{"name":"斩月","age":10})

6.2.2. $set 修改器

使用 $set 修改器指定要更新的 key，key 不存在则创建，存在则更新。
将符合条件 “name”:“斩月” 的所有文档更新 name 和 age 的值。

1
db.student.update({"name":"斩月"},{$set:{"name":"天锁斩月","age":10}},{multi:true})

注：参数 multi：false 表示更新第一个匹配的文档，true 表示更新所有匹配的文档

6.3. 删除文档

6.3.1. 语法格式

命令格式：

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db.COLLECTION_NAME.remove(<query>)

参数说明：

query：删除条件，相当于 sql 语句中的 where

6.3.2. 示例

删除所有文档

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db.COLLECTION_NAME.remove({})

删除符合条件的文档

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db.COLLECTION_NAME.remove({"name":"moon"})

6.4. 查询文档

6.4.1. 语法格式

命令格式：

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db.COLLECTION_NAME.find(query, projection)

参数说明：

query：查询条件，可不填
projection：投影查询 key，可不填

6.4.2. 示例

查询全部

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db.COLLECTION_NAME.find()

查询符合条件的记录

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# 查询name等为"斩月"的文档。
db.COLLECTION_NAME.find({"name":"斩月"})

投影查询

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# 只显示name和age两个key，_id主键不显示。
db.COLLECTION_NAME.find({"name":"斩月"}, {name:1, age:1, _id:0})

注：1 代表显示，0 代表不显示

7. 用户

7.1. 创建用户

语法格式：

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mongo>db.createUser(
    {
        user: "<name>",
        pwd: "<cleartext password>",
        customData: { <any information> },
        roles: [
            { role: "<role>", db: "<database>" } | "<role>",
            ...
        ]
    }
)

例子：创建 root 用户，角色为 root

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# 切换到admin数据库
use admin
# 创建用户
db.createUser(
    {
        user:"root",
        pwd:"123",
        roles:[{role:"root",db:"admin"}]
    }
)

内置角色如下：

数据库用户角色：read、readWrite;
数据库管理角色：dbAdmin、dbOwner、userAdmin；
集群管理角色：clusterAdmin、clusterManager、clusterMonitor、hostManager；
备份恢复角色：backup、restore；
所有数据库角色：readAnyDatabase、readWriteAnyDatabase、userAdminAnyDatabase、dbAdminAnyDatabase
超级用户角色：root

7.2. 认证登录

为了安全需要，Mongodb 要打开认证开关，即用户连接 Mongodb 要进行认证，其中就可以通过账号密码方式进行认证。

在 mongo.conf 中设置auth=true

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# 开启认证登陆
auth=true

重启 Mongodb
使用账号和密码连接数据库

1）mongo.exe 连接

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.\mongo.exe -u root -p 123 --authenticationDatabase admin

2）Studio 3T 连接

Studio 3T使用账户登陆

7.3. 查询用户

查询当前库下的所有用户：

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show users

7.4. 删除用户

语法格式：

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db.dropUser("用户名")

例子：删除 test1 用户

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db.dropUser("test1")

7.5. 修改用户

语法格式：

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db.updateUser(
	"<username>",
  {
    customData : { <any information> },
    roles : [
      { role: "<role>", db: "<database>" } | "<role>",
      ...
    ],
    pwd: "<cleartext password>"
  },
  writeConcern: { <write concern> })

例子：

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# 先创建test1用户：
db.createUser(
    {
        user:"test1",
        pwd:"test1",
        roles:[{role:"root",db:"admin"}]
    }
)

# 修改test1用户的角色为readWriteAnyDatabase
use admin
db.updateUser("test1",{roles:[{role:"readWriteAnyDatabase",db:"admin"}]})

7.6. 修改密码

语法格式：

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db.changeUserPassword("username","newPasswd")

例子：修改 test1 用户的密码为 123

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use admin
db.changeUserPassword("test1","123")

1. MongoDb 概述#

1.1. MongoDB 特点#

1.2. 功能#

1.3. 适用场景#

2. MongoDB 体系结构#

2.1. 数据库的整体结构#

2.2. 存储对象的结构#

2.3. MongoDB 中的 key 命名规则#

3. 连接 mongodb#

3.1. 命令格式连接#

3.2. 使用 mongodb 自带的 javascript shell（mongo.exe）连接#

3.3. 使用 studio3T 连接#

3.4. 使用 java 程序连接#

4. 数据库操作#

4.1. 查询数据库#

4.2. 创建/切换数据库#

4.3. 删除数据库（慎用！！！）#

5. 集合操作#

5.1. 创建集合#

5.2. 删除集合#

5.3. 显示当前数据库中集合#

5.4. 给集合创建索引#

5.4.1. 命令语句创建#

5.4.2. 使用 studio 3t 软件创建#

6. 文档操作#

6.1. 插入文档#

6.2. 更新文档#

6.2.1. 替换文档#

6.2.2. $set 修改器#

6.3. 删除文档#

6.3.1. 语法格式#

6.3.2. 示例#

6.4. 查询文档#

6.4.1. 语法格式#

6.4.2. 示例#

7. 用户#

7.1. 创建用户#

7.2. 认证登录#

7.3. 查询用户#

7.4. 删除用户#

7.5. 修改用户#

7.6. 修改密码#

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1. MongoDb 概述

1.1. MongoDB 特点

1.2. 功能

1.3. 适用场景

2. MongoDB 体系结构

2.1. 数据库的整体结构

2.2. 存储对象的结构

2.3. MongoDB 中的 key 命名规则

3. 连接 mongodb

3.1. 命令格式连接

3.2. 使用 mongodb 自带的 javascript shell（mongo.exe）连接

3.3. 使用 studio3T 连接

3.4. 使用 java 程序连接

4. 数据库操作

4.1. 查询数据库

4.2. 创建/切换数据库

4.3. 删除数据库（慎用！！！）

5. 集合操作

5.1. 创建集合

5.2. 删除集合

5.3. 显示当前数据库中集合

5.4. 给集合创建索引

5.4.1. 命令语句创建

5.4.2. 使用 studio 3t 软件创建

6. 文档操作

6.1. 插入文档

6.2. 更新文档

6.2.1. 替换文档

6.2.2. $set 修改器

6.3. 删除文档

6.3.1. 语法格式

6.3.2. 示例

6.4. 查询文档

6.4.1. 语法格式

6.4.2. 示例

7. 用户

7.1. 创建用户

7.2. 认证登录

7.3. 查询用户

7.4. 删除用户

7.5. 修改用户

7.6. 修改密码