MongoDB安装和使用

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MongoDB简介

MongoDB 是由C++语言编写的，是一个基于分布式文件存储的开源数据库系统。

在高负载的情况下，添加更多的节点，可以保证服务器性能。

MongoDB 旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。

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

特点

  • MongoDB的提供了一个面向文档存储，操作起来比较简单和容易。
  • 你可以在MongoDB记录中设置任何属性的索引 (如：FirstName=”Sameer”,Address=”8 Gandhi Road”)来实现更快的排序。
  • 你可以通过本地或者网络创建数据镜像，这使得MongoDB有更强的扩展性。
  • 如果负载的增加（需要更多的存储空间和更强的处理能力） ，它可以分布在计算机网络中的其他节点上这就是所谓的分片。
  • 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。
  • MongoDb 使用update()命令可以实现替换完成的文档（数据）或者一些指定的数据字段 。
  • Mongodb中的Map/reduce主要是用来对数据进行批量处理和聚合操作。
  • Map和Reduce。Map函数调用emit(key,value)遍历集合中所有的记录，将key与value传给Reduce函数进行处理。
  • Map函数和Reduce函数是使用Javascript编写的，并可以通过db.runCommand或mapreduce命令来执行MapReduce操作。
  • GridFS是MongoDB中的一个内置功能，可以用于存放大量小文件。
  • MongoDB允许在服务端执行脚本，可以用Javascript编写某个函数，直接在服务端执行，也可以把函数的定义存储在服务端，下次直接调用即可。
  • MongoDB支持各种编程语言:RUBY，PYTHON，JAVA，C++，PHP，C#等多种语言。
  • MongoDB安装简单。

安装MongoDB Community Edition

本文只介绍Mac安装，其余安装方法请查阅：https://docs.mongodb.com/manual/administration/install-community/

使用Homebrew安装

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$ brew tap mongodb/brew
$ brew install mongodb-community@4.0
==> Caveats
To have launchd start mongodb/brew/mongodb-community now and restart at login:
  brew services start mongodb/brew/mongodb-community
Or, if you don't want/need a background service you can just run:
  mongod --config /usr/local/etc/mongod.conf
==> Summary
🍺  /usr/local/Cellar/mongodb-community/4.0.9: 20 files, 221.0MB, built in 23 seconds

安装后可查看到后面这段文字，为MongoDB的一些配置文件路径

MongoDB 数据类型

数据类型 描述
String 字符串。存储数据常用的数据类型。在 MongoDB 中，UTF-8 编码的字符串才是合法的。
Integer 整型数值。用于存储数值。根据你所采用的服务器，可分为 32 位或 64 位。
Boolean 布尔值。用于存储布尔值（真/假）。
Double 双精度浮点值。用于存储浮点值。
Min/Max keys 将一个值与 BSON（二进制的 JSON）元素的最低值和最高值相对比。
Arrays 用于将数组或列表或多个值存储为一个键。
Timestamp 时间戳。记录文档修改或添加的具体时间。
Object 用于内嵌文档。
Null 用于创建空值。
Symbol 符号。该数据类型基本上等同于字符串类型，但不同的是，它一般用于采用特殊符号类型的语言。
Date 日期时间。用 UNIX 时间格式来存储当前日期或时间。你可以指定自己的日期时间：创建 Date 对象，传入年月日信息。
Object ID 对象 ID。用于创建文档的 ID。
Binary Data 二进制数据。用于存储二进制数据。
Code 代码类型。用于在文档中存储 JavaScript 代码。
Regular expression 正则表达式类型。用于存储正则表达式。

MongoDB概念

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。

“show dbs” 命令可以显示所有数据的列表。

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 (空宇符)。
  • 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。

文档

文档是一个键值(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。

一个简单的文档例子如下：

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{"site":"hackycy.github.io", "name":"博客"}

关系型数据库和MongoDB的一些区别

RDBMS MongoDB
数据库 数据库
表格 集合
行 文档
列 字段
表联合 嵌入文档
主键 主键 (MongoDB 提供了 key 为 _id )

需要注意的是：

  1. 文档中的键/值对是有序的。
  2. 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)。
  3. MongoDB区分类型和大小写。
  4. MongoDB的文档不能有重复的键。
  5. 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)。

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。

基础命令

https://docs.mongodb.com/manual/crud/

http://www.runoob.com/mongodb/mongodb-operators.html

启动服务器

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$ mongod --dbpath "/usr/local/var/mongodb"

mongodb常用启动参数

参数 描述
–bind_ip 绑定服务IP，若绑定127.0.0.1，则只能本机访问，不指定默认本地所有IP
–logpath 定义MongoDB日志文件，注意是指定文件不是目录
–logappend 使用追加的方式写日志
–dbpath 指定数据库路径
–port 指定服务端口号，默认端口27017
–serviceName 指定服务名称
–serviceDisplayName 指定服务名称，有多个mongodb服务时执行。
–install 指定作为一个Windows服务安装。

命令行连接服务器

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$ mongo

默认连接的是test数据库

查询数据库

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> show dbs;
admin   0.000GB
config  0.000GB
local   0.000GB

切换/创建数据库

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> use shop;
switched to db shop
> db
shop

删除数据库

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> db.dropDatabase()

删除当前数据库，默认为 test，你可以使用 db 命令查看当前数据库名。

创建集合

语法：db.createCollection(name, options)

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> db.createCollection("users");

查询集合

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> show collections;

查询数据

语法：db.集合名.find(条件);

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> db.users.find();
{ "_id" : ObjectId("5cd6f9a519ee5a000f483e6f"), "name" : "tom", "age" : 20 }
{ "_id" : ObjectId("5cd6fe7419ee5a000f483e70"), "name" : "jack", "age" : 25 }
> db.users.find({age:{$gt:21}});
{ "_id" : ObjectId("5cd6fe7419ee5a000f483e70"), "name" : "jack", "age" : 25 }
  • (>) 大于 - $gt
  • (<) 小于 - $lt
  • (>=) 大于等于 - $gte
  • (<= ) 小于等于 - $lte

添加数据

语法：db.集合名.save(对象)或者db.集合名.insert(对象)

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> db.users.save({name:"jack", age:20})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> show collections;
users
> db.users.find();
{ "_id" : ObjectId("5cd6f5e919ee5a000f483e6e"), "name" : "jack", "age" : 20 }

mongo默认会给我们加入_id作为该文档对象的唯一标识

删除数据

语法：db.集合名.remove(条件对象);

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> > db.users.remove({name:"jack"});
WriteResult({ "nRemoved" : 1 })
> db.users.find();

更新数据

语法：db.集合名.update({匹配条件对象},{$set:{修改后的对象}});

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> db.users.save({name:"jack", age:20})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> db.users.update({name:'jack'},{$set:{name:'tom'}});
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })
> db.users.find();
{ "_id" : ObjectId("5cd6f9a519ee5a000f483e6f"), "name" : "tom", "age" : 20 }

分页

skip()

skip()方法来跳过指定数量的数据，skip方法同样接受一个数字参数作为跳过的记录条数。

语法：db.集合名.find().skip(Number)

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> db.users.find();
{ "_id" : ObjectId("5cd6f9a519ee5a000f483e6f"), "name" : "tom", "age" : 20 }
{ "_id" : ObjectId("5cd6fe7419ee5a000f483e70"), "name" : "jack", "age" : 25 }
> db.users.find().skip(1);
{ "_id" : ObjectId("5cd6fe7419ee5a000f483e70"), "name" : "jack", "age" : 25 }

limit()

该方法可以读取指定数量的数据记录。

语法：db.集合名.find().limit(Number)

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> db.users.find();
{ "_id" : ObjectId("5cd6f9a519ee5a000f483e6f"), "name" : "tom", "age" : 20 }
{ "_id" : ObjectId("5cd6fe7419ee5a000f483e70"), "name" : "jack", "age" : 25 }
> db.users.find().limit(1);
{ "_id" : ObjectId("5cd6f9a519ee5a000f483e6f"), "name" : "tom", "age" : 20 }

这两个方法可以连用。

排序

使用 sort() 方法对数据进行排序

语法：db.集合名.find().sort({key:排序方式});

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> db.users.find()
{ "_id" : ObjectId("5cd6f9a519ee5a000f483e6f"), "name" : "tom", "age" : 20 }
{ "_id" : ObjectId("5cd6fe7419ee5a000f483e70"), "name" : "jack", "age" : 25 }
> db.users.find().sort({age:-1})
{ "_id" : ObjectId("5cd6fe7419ee5a000f483e70"), "name" : "jack", "age" : 25 }
{ "_id" : ObjectId("5cd6f9a519ee5a000f483e6f"), "name" : "tom", "age" : 20 }

正数代表升序，负数代表降序

聚合函数

聚合(aggregate)主要用于处理数据(诸如统计平均值,求和等)，并返回计算后的数据结果。有点类似sql语句中的 count(*)。

表达式 描述 实例
$sum 计算总和。 db.mycol.aggregate([{$group : {_id : “$by_user”, num_tutorial : {$sum : “$likes”}}}])
$avg 计算平均值 db.mycol.aggregate([{$group : {_id : “$by_user”, num_tutorial : {$avg : “$likes”}}}])
$min 获取集合中所有文档对应值得最小值。 db.mycol.aggregate([{$group : {_id : “$by_user”, num_tutorial : {$min : “$likes”}}}])
$max 获取集合中所有文档对应值得最大值。 db.mycol.aggregate([{$group : {_id : “$by_user”, num_tutorial : {$max : “$likes”}}}])
$push 在结果文档中插入值到一个数组中。 db.mycol.aggregate([{$group : {_id : “$by_user”, url : {$push: “$url”}}}])
$addToSet 在结果文档中插入值到一个数组中，但不创建副本。 db.mycol.aggregate([{$group : {_id : “$by_user”, url : {$addToSet : “$url”}}}])
$first 根据资源文档的排序获取第一个文档数据。 db.mycol.aggregate([{$group : {_id : “$by_user”, first_url : {$first : “$url”}}}])
$last 根据资源文档的排序获取最后一个文档数据 db.mycol.aggregate([{$group : {_id : “$by_user”, last_url : {$last : “$url”}}}])

管道的概念

管道在Unix和Linux中一般用于将当前命令的输出结果作为下一个命令的参数。

MongoDB的聚合管道将MongoDB文档在一个管道处理完毕后将结果传递给下一个管道处理。管道操作是可以重复的。

表达式：处理输入文档并输出。表达式是无状态的，只能用于计算当前聚合管道的文档，不能处理其它的文档。

这里我们介绍一下聚合框架中常用的几个操作：

  • $project：修改输入文档的结构。可以用来重命名、增加或删除域，也可以用于创建计算结果以及嵌套文档。
  • $match：用于过滤数据，只输出符合条件的文档。$match使用MongoDB的标准查询操作。
  • $limit：用来限制MongoDB聚合管道返回的文档数。
  • $skip：在聚合管道中跳过指定数量的文档，并返回余下的文档。
  • $unwind：将文档中的某一个数组类型字段拆分成多条，每条包含数组中的一个值。
  • $group：将集合中的文档分组，可用于统计结果。
  • $sort：将输入文档排序后输出。
  • $geoNear：输出接近某一地理位置的有序文档。

求当前集合的记录数

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> db.users.find().count();
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类似于sql语句

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> select name, count(*) from users group by name;

方便练习的基础数据

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db.users.save({contry:'中国',name:'小明',score:77});
db.users.save({contry:'中国',name:'小红',score:88});
db.users.save({contry:'中国',name:'小张',score:99});
db.users.save({contry:'美国',name:'jack',score:45});
db.users.save({contry:'美国',name:'rose',score:67});
db.users.save({contry:'美国',name:'mick',score:89});

db.orders.insert([
   { "_id" : 1, "item" : "almonds", "price" : 12, "quantity" : 2 },
   { "_id" : 2, "item" : "pecans", "price" : 20, "quantity" : 1 },
   { "_id" : 3  }
]);
db.inventory.insert([
   { "_id" : 1, "sku" : "almonds", description: "product 1", "instock" : 120 },
   { "_id" : 2, "sku" : "bread", description: "product 2", "instock" : 80 },
   { "_id" : 3, "sku" : "cashews", description: "product 3", "instock" : 60 },
   { "_id" : 4, "sku" : "pecans", description: "product 4", "instock" : 70 },
   { "_id" : 5, "sku": null, description: "Incomplete" },
   { "_id" : 6 }
]);

使用命令还是很不方便，开发中尽量使用一些界面式的工具，例如Navicat

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