简单了解MongoDB数据存储

官方文档：MongoDB中文手册|官方文档中文版 | MongoDB-CN-Manual

什么是MongoDB?

MongnDB是一个分布式文件存储数据库(或叫文档数据库)，是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库，最接近关系型数据库的。

MongoDB中的记录是一个文档，它是由字段和值(key:value)对组成的数据结构。MongoDB文档类似于JSON的BSON类型，BSON就是JSON的二进制表示，文档的字段的值可以包括其他文档，数组和文档数组。

MongoDB 特点

MongoDB 的一些关键特点：

文档导向：MongoDB 存储 BSON（二进制 JSON）文档，这些文档可以包含复杂的数据结构，如数组和嵌套对象。
高性能：MongoDB 提供了高性能的数据持久化和查询能力，特别是对于写入密集型的应用。
水平扩展：通过分片（sharding）技术，MongoDB 可以在多个服务器之间分布数据，实现水平扩展。
高可用性：MongoDB 支持副本集（replica sets），提供数据的自动故障转移和数据冗余。
灵活的聚合框架：MongoDB 提供了一个强大的聚合框架，允许执行复杂的数据处理和聚合操作。
丰富的查询语言：MongoDB 的查询语言（MQL）支持丰富的查询操作，包括文本搜索、地理位置查询等。
存储过程：MongoDB 支持在数据库内部执行 JavaScript 代码，允许定义和执行复杂的数据处理逻辑。
GridFS：对于存储大于 BSON 文档大小限制（16MB）的文件，MongoDB 提供了 GridFS，一种用于存储和检索大文件的规范。
安全性：MongoDB 提供了多层次的安全特性，包括认证、授权和加密。
驱动程序和工具：MongoDB 拥有广泛的驱动程序支持，适用于不同的编程语言，以及各种管理工具和可视化界面。
社区和生态系统：MongoDB 拥有一个活跃的开发者社区，提供了大量的教程、文档和第三方工具

MongoDB三大核心概念

1. 数据库（Database）

数据库是集合的物理容器，每个数据库在文件系统上有自己的文件集，一个MongoDB服务器通常有多个数据库，类似于关系型数据库中的数据库。

2. 集合（Collection）

集合是一组MongoDB文档的集合，相当于RDBMS的表。集合存在于一个单独的数据库中。集合不强制执行模式，集合中的文档可以具有不同的字段，通常，集合中的所有文档具有相似或相关的目的。类似于关系型数据库中的表。

3. 文档（Document）

文档是一组键值对。文档具有动态模式，动态模式意味着同一个集合中的文档不需要具有相同的字段或结构，并且集合的文档中的共同字段可能包含不同类型的数据。类似于关系型数据库中的行（row），以 BSON 格式存储。

一条文档示例：（博客）

{_id: ObjectId(7df78ad8902c)title: 'MongoDB Overview', description: 'MongoDB is no sql database',by: 'tutorials point',url: 'http://www.tutorialspoint.com',tags: ['mongodb', 'database', 'NoSQL'],likes: 100, comments: [  {user:'user1',message: 'My first comment',dateCreated: new Date(2011,1,20,2,15),like: 0 },{user:'user2',message: 'My second comments',dateCreated: new Date(2011,1,25,7,45),like: 5}]
}

其中"_id"是自动生成的，可以自己另外设置一个“_id”的值覆盖自动生成“_id”的值。但是如果文档已经生成了就无法直接去修改“_id”的值，但是可以通过“删除-添加”的方式实现

RDBMS术语与MongoDB之间的关系

关系型数据库管理系统(RDBMS)	MongoDB
数据库(Database)	数据库(Database)
表(Table)	集合(Collection)
元组/行(Tuple/Row)	文档(Document)
列(Column)	字段(Field)
表连接(Table Join)	嵌入式文档(Embedded Documents)
主键(Primary Key)	主键(默认键_id由MongoDB自身提供)

MongoDB的安装

下载地址：Download MongoDB Community Server | MongoDB

选择合适的版本下载：

安装步骤链接：Windows（超详细保姆级教学）安装mongodb数据库_windows安装mongodb-CSDN博客

根据上面的连接成功连接上mongodb数据库

注意：安装过程中是否设置了密码，我没有设置所以验证就是none;

MongoDB的常用操作命令

数据库操作

a. 创建数据库

use 数据库名

使用 use 命令来指定一个数据库时，如果该数据库不存在，MongoDB将自动创建它。

b. 查看数据库列表

show dbs

c. 删除数据库

use 数据库名 //先切换到要删除的数据库

db.dropDatabase() //然后删除当前数据库

集合操作

操作某个数据库的集合要记住使用【use 数据库名】，切换数据库

a. 创建集合

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。

options 可以是如下参数：

参数名	类型	描述	示例值
`capped`	布尔值	是否创建一个固定大小的集合。	`true`
`size`	数值	集合的最大大小（以字节为单位）。仅在 `capped` 为 true 时有效。	`10485760` (10MB)
`max`	数值	集合中允许的最大文档数。仅在 `capped` 为 true 时有效。	`5000`
`validator`	对象	用于文档验证的表达式。	`{ $jsonSchema: { ... }}`
`validationLevel`	字符串	指定文档验证的严格程度。 `"off"` ：不进行验证。 `"strict"` ：插入和更新操作都必须通过验证（默认）。 `"moderate"` ：仅现有文档更新时必须通过验证，插入新文档时不需要。	`"strict"`
`validationAction`	字符串	指定文档验证失败时的操作。 `"error"` ：阻止插入或更新（默认）。 `"warn"` ：允许插入或更新，但会发出警告。	`"error"`
`storageEngine`	对象	为集合指定存储引擎配置。	`{ wiredTiger: { ... }}`
`collation`	对象	指定集合的默认排序规则。	`{ locale: "en", strength: 2 }`

b. 更新集合

db.adminCommand({
renameCollection: "原数据库.原集合",
to: "目标数据库.目标集合",
dropTarget: <boolean>
})

参数说明：

renameCollection：要重命名的集合的完全限定名称（包括数据库名）。
to：目标集合的完全限定名称（包括数据库名）。
dropTarget（可选）：布尔值。如果目标集合已经存在，是否删除目标集合。默认值为 false。

c. 删除集合

db.集合名.drop()

drop() 方法可以永久地从数据库中删除指定的集合及其所有文档，这是一个不可逆的操作，因此需要谨慎使用

文档操作

a. 添加文档

方法	用途	是否弃用
`insertOne()`	插入单个文档	否
`insertMany()`	插入多个文档	否
`insert()`	插入单个或多个文档	是
`save()`	插入或更新文档	是

db.集合.insertOne(document, options)

document：要插入的单个文档。
options（可选）：一个可选参数对象，可以包含 writeConcern 和 bypassDocumentValidation 等。

实例:

db.myCollection.insertOne(

{
name: "Alice",
age: 25,
city: "New York"
}

);

db.集合.insertMany(documents, options)

documents：要插入的文档数组。
options（可选）：一个可选参数对象，可以包含 ordered、writeConcern 和 bypassDocumentValidation 等。

db.myCollection.insertMany(

[
{ name: "Bob", age: 30, city: "Los Angeles" },
{ name: "Charlie", age: 35, city: "Chicago" }
]

);

从 MongoDB 4.2 开始，db.collection.save() 和 insert()已被标记为弃用

b. 更新文档

ⅰ. 更新单个文档

db.集合.updateOne(filter, update, options)

filter：用于查找文档的查询条件。
update：指定更新操作的文档或更新操作符。
options：可选参数对象，如 upsert、arrayFilters 等。

示例：

db.myCollection.updateOne(

{ name: "Alice" }, // 过滤条件

{ $set: { age: 26 } }, // 更新操作

{ upsert: false } // 可选参数

);

ⅱ. 批量更新

db.集合.updateMany(filter, update, options)

ⅲ. 单个文档替换

db.集合.replaceOne(filter, replacement, options)

filter：用于查找文档的查询条件。
replacement：新的文档，将替换旧的文档。
options：可选参数对象，如 upsert 等。

示例：

db.myCollection.replaceOne(
{ name: "Bob" }, // 过滤条件
{ name: "Bob", age: 31 } // 新文档
);

ⅳ. 查找并更新

db.集合.findOneAndUpdate(filter, update, options)

filter：用于查找文档的查询条件。
update：指定更新操作的文档或更新操作符。
options：可选参数对象，如 projection、sort、upsert、returnDocument 等

options 参数通常可以包含以下选项：

upsert：如果没有匹配的文档，是否插入一个新文档。
arrayFilters：当更新嵌套数组时，指定应更新的数组元素的条件。
collation：指定比较字符串时使用的排序规则。
returnDocument：在 findOneAndUpdate 中使用，指定返回更新前 ("before") 或更新后 ("after") 的文档。

c. 删除文档

ⅰ. 删除单个文档

db.集合.deleteOne(filter, options)

filter：用于查找要删除的文档的查询条件。
options（可选）：一个可选参数对象。

ⅱ. 批量删除

db.集合.deleteMany(filter, options)

ⅲ. 查找并删除单个文档

db.集合.findOneAndDelete(filter, options)

filter：用于查找要删除的文档的查询条件。
options：可选参数对象，如 projection、sort 等

示例：

db.myCollection.findOneAndDelete(
{ name: "Charlie" },
{ projection: { name: 1, age: 1 } }
);

删除操作options 参数通常可以包含以下选项：

writeConcern：指定写操作的确认级别。
collation：指定比较字符串时使用的排序规则。
projection（仅适用于 findOneAndDelete）：指定返回的字段。
sort（仅适用于 findOneAndDelete）：指定排序顺序以确定要删除的文档。

d. 查询文档

ⅰ. 简单查询

db.集合.find(query, projection)

query：用于查找文档的查询条件。默认为 {}，即匹配所有文档。
projection（可选）：指定返回结果中包含或排除的字段。

示例

db.myCollection.find(
{ age: { $gt: 25 } },
{ name: 1, age: 1, _id: 0 }
);

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.集合.find().pretty()

pretty() 方法以格式化的方式来显示所有文档。

示例

db.col.find().pretty()

结果：
{
"_id" : ObjectId("56063f17ade2f21f36b03133"),
"title" : "MongoDB 教程",
"description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库",
"by" : "菜鸟教程",
"url" : "http://www.runoob.com",
"tags" : [
"mongodb",
"database",
"NoSQL"
],
"likes" : 100
}

db.集合.findOne(query, projection)

ⅱ. 高级查询方法

1. 使用比较操作符

MongoDB 支持多种比较操作符，如 $gt、$lt、$gte、$lte、$eq、$ne 等。

操作符	描述	示例
`$eq`	等于	`{ age: { $eq: 25 } }`
`$ne`	不等于	`{ age: { $ne: 25 } }`
`$gt`	大于	`{ age: { $gt: 25 } }`
`$gte`	大于等于	`{ age: { $gte: 25 } }`
`$lt`	小于	`{ age: { $lt: 25 } }`
`$lte`	小于等于	`{ age: { $lte: 25 } }`
`$in`	在指定的数组中	`{ age: { $in: [25, 30, 35] } }`
`$nin`	不在指定的数组中	`{ age: { $nin: [25, 30, 35] } }`

示例：

查找年龄大于 25 的文档:

db.myCollection.find({ age: { $gt: 25 } });

2. 使用逻辑操作符

MongoDB 支持多种逻辑操作符，如 $and、$or、$not、$nor 等。

操作符	描述	示例
`$and`	逻辑与，符合所有条件	`{ $and: [ { age: { $gt: 25 } }, { city: "New York" } ] }`
`$or`	逻辑或，符合任意条件	`{ $or: [ { age: { $lt: 25 } }, { city: "New York" } ] }`
`$not`	取反，不符合条件	`{ age: { $not: { $gt: 25 } } }`
`$nor`	逻辑或非，均不符合条件	`{ $nor: [ { age: { $gt: 25 } }, { city: "New York" } ] }`

示例：

找年龄大于 25 且城市为 "New York" 的文档:

db.myCollection.find({
$and: [
{ age: { $gt: 25 } },
{ city: "New York" }
]
});

'where likes>50 AND (by = '菜鸟教程' OR title = 'MongoDB 教程')'

db.col.find({"likes": {$gt:50}, $or: [{"by": "菜鸟教程"},{"title": "MongoDB 教程"}]}).pretty()

3. 使用元素操作符

操作符	描述	示例
`$exists`	字段是否存在	`{ age: { $exists: true } }`
`$type`	字段的 BSON 类型	`{ age: { $type: "int" } }`

示例：

查找包含 age 字段的文档:

db.collection.find({ age: { $exists: true } })

查找 age 字段为整数类型的文档:

db.collection.find({ age: { $type: "int" } })

4. 使用数组操作符

操作符	描述	示例
`$all`	数组包含所有指定的元素	`{ tags: { $all: ["red", "blue"] } }`
`$elemMatch`	数组中的元素匹配指定条件	`{ results: { $elemMatch: { score: { $gt: 80, $lt: 85 } } } }`
`$size`	数组的长度等于指定值	`{ tags: { $size: 3 } }`

5. 使用其他操作符

操作符	描述	示例
`$regex`	匹配正则表达式	`{ name: { $regex: /^A/ } }`
`$text`	进行文本搜索	`{ $text: { $search: "coffee" } }`
`$where`	使用 JavaScript 表达式进行条件过滤	`{ $where: "this.age > 25" }`
$near	查找接近指定点的文档	`db.collection.find({ location: { $near: [10, 20], $maxDistance: 1000 } })`
$geoWithin	查找在指定地理区域内的文档	`db.collection.find({ location: { $geoWithin: { $centerSphere: [[10, 20], 1] } } })`

6. 使用正则表达式

可以使用正则表达式进行模式匹配查询。

示例：

查找名字以 "A" 开头的文档：

db.myCollection.find({ name: /^A/ });

7. 投影(指定返回结果字段)

投影用于控制查询结果中返回的字段。可以使用包含字段和排除字段两种方式。

示例：

只返回名字和年龄字段：

db.myCollection.find(
{ age: { $gt: 25 } },
{ name: 1, age: 1, _id: 0 }
);

8. 排序

示例：

按年龄降序排序：

db.myCollection.find().sort({ age: -1 });

9. 限制与跳过(分页)

可以对查询结果进行限制和跳过指定数量的文档。

示例1:

返回前 10 个文档：

db.myCollection.find().limit(10);

示例2:

跳过前 5 个文档，返回接下来的 10 个文档：

db.myCollection.find().skip(5).limit(10);

e. 聚合统计

MongoDB 中聚合(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。

ⅰ. aggregate() 方法

db.集合.aggregate(AGGREGATE_OPERATION)

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"}}}])
$push	将值加入一个数组中，不会判断是否有重复的值。	db.mycol.aggregate([{$group : {_id : "$by_user", url : {$push: "$url"}}}])
$addToSet	将值加入一个数组中，会判断是否有重复的值，若相同的值在数组中已经存在了，则不加入。	db.mycol.aggregate([{$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"}}}])