簡單了解MongoDB數據存儲

官方文檔：MongoDB中文手冊|官方文檔中文版 | MongoDB-CN-Manual

什么是MongoDB?

MongnDB是一個分布式文件存儲數據庫(或叫文檔數據庫)，是一個介于關系數據庫和非關系數據庫之間的產品，是非關系數據庫當中功能最豐富，最像關系數據庫，最接近關系型數據庫的。

MongoDB中的記錄是一個文檔，它是由字段和值(key:value)對組成的數據結構。MongoDB文檔類似于JSON的BSON類型，BSON就是JSON的二進制表示，文檔的字段的值可以包括其他文檔，數組和文檔數組。

MongoDB 特點

MongoDB 的一些關鍵特點：

文檔導向：MongoDB 存儲 BSON（二進制 JSON）文檔，這些文檔可以包含復雜的數據結構，如數組和嵌套對象。
高性能：MongoDB 提供了高性能的數據持久化和查詢能力，特別是對于寫入密集型的應用。
水平擴展：通過分片（sharding）技術，MongoDB 可以在多個服務器之間分布數據，實現水平擴展。
高可用性：MongoDB 支持副本集（replica sets），提供數據的自動故障轉移和數據冗余。
靈活的聚合框架：MongoDB 提供了一個強大的聚合框架，允許執行復雜的數據處理和聚合操作。
豐富的查詢語言：MongoDB 的查詢語言（MQL）支持豐富的查詢操作，包括文本搜索、地理位置查詢等。
存儲過程：MongoDB 支持在數據庫內部執行 JavaScript 代碼，允許定義和執行復雜的數據處理邏輯。
GridFS：對于存儲大于 BSON 文檔大小限制（16MB）的文件，MongoDB 提供了 GridFS，一種用于存儲和檢索大文件的規范。
安全性：MongoDB 提供了多層次的安全特性，包括認證、授權和加密。
驅動程序和工具：MongoDB 擁有廣泛的驅動程序支持，適用于不同的編程語言，以及各種管理工具和可視化界面。
社區和生態系統：MongoDB 擁有一個活躍的開發者社區，提供了大量的教程、文檔和第三方工具

MongoDB三大核心概念

1. 數據庫（Database）

數據庫是集合的物理容器，每個數據庫在文件系統上有自己的文件集，一個MongoDB服務器通常有多個數據庫，類似于關系型數據庫中的數據庫。

2. 集合（Collection）

集合是一組MongoDB文檔的集合，相當于RDBMS的表。集合存在于一個單獨的數據庫中。集合不強制執行模式，集合中的文檔可以具有不同的字段，通常，集合中的所有文檔具有相似或相關的目的。類似于關系型數據庫中的表。

3. 文檔（Document）

文檔是一組鍵值對。文檔具有動態模式，動態模式意味著同一個集合中的文檔不需要具有相同的字段或結構，并且集合的文檔中的共同字段可能包含不同類型的數據。類似于關系型數據庫中的行（row），以 BSON 格式存儲。

一條文檔示例：（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"是自動生成的，可以自己另外設置一個“_id”的值覆蓋自動生成“_id”的值。但是如果文檔已經生成了就無法直接去修改“_id”的值，但是可以通過“刪除-添加”的方式實現

RDBMS術語與MongoDB之間的關系

關系型數據庫管理系統(RDBMS)	MongoDB
數據庫(Database)	數據庫(Database)
表(Table)	集合(Collection)
元組/行(Tuple/Row)	文檔(Document)
列(Column)	字段(Field)
表連接(Table Join)	嵌入式文檔(Embedded Documents)
主鍵(Primary Key)	主鍵(默認鍵_id由MongoDB自身提供)

MongoDB的安裝

下載地址：Download MongoDB Community Server | MongoDB

選擇合適的版本下載：

安裝步驟鏈接：Windows（超詳細保姆級教學）安裝mongodb數據庫_windows安裝mongodb-CSDN博客

根據上面的連接成功連接上mongodb數據庫

注意：安裝過程中是否設置了密碼，我沒有設置所以驗證就是none;

MongoDB的常用操作命令

數據庫操作

a. 創建數據庫

use 數據庫名

使用 use 命令來指定一個數據庫時，如果該數據庫不存在，MongoDB將自動創建它。

b. 查看數據庫列表

show dbs

c. 刪除數據庫

use 數據庫名 //先切換到要刪除的數據庫

db.dropDatabase() //然后刪除當前數據庫

集合操作

操作某個數據庫的集合要記住使用【use 數據庫名】，切換數據庫

a. 創建集合

db.createCollection(name, options)

參數說明：

name: 要創建的集合名稱。
options: 可選參數, 指定有關內存大小及索引的選項。

options 可以是如下參數：

參數名	類型	描述	示例值
`capped`	布爾值	是否創建一個固定大小的集合。	`true`
`size`	數值	集合的最大大小（以字節為單位）。僅在 `capped` 為 true 時有效。	`10485760` (10MB)
`max`	數值	集合中允許的最大文檔數。僅在 `capped` 為 true 時有效。	`5000`
`validator`	對象	用于文檔驗證的表達式。	`{ $jsonSchema: { ... }}`
`validationLevel`	字符串	指定文檔驗證的嚴格程度。 `"off"` ：不進行驗證。 `"strict"` ：插入和更新操作都必須通過驗證（默認）。 `"moderate"` ：僅現有文檔更新時必須通過驗證，插入新文檔時不需要。	`"strict"`
`validationAction`	字符串	指定文檔驗證失敗時的操作。 `"error"` ：阻止插入或更新（默認）。 `"warn"` ：允許插入或更新，但會發出警告。	`"error"`
`storageEngine`	對象	為集合指定存儲引擎配置。	`{ wiredTiger: { ... }}`
`collation`	對象	指定集合的默認排序規則。	`{ locale: "en", strength: 2 }`

b. 更新集合

db.adminCommand({
renameCollection: "原數據庫.原集合",
to: "目標數據庫.目標集合",
dropTarget: <boolean>
})

參數說明：

renameCollection：要重命名的集合的完全限定名稱（包括數據庫名）。
to：目標集合的完全限定名稱（包括數據庫名）。
dropTarget（可選）：布爾值。如果目標集合已經存在，是否刪除目標集合。默認值為 false。

c. 刪除集合

db.集合名.drop()

drop() 方法可以永久地從數據庫中刪除指定的集合及其所有文檔，這是一個不可逆的操作，因此需要謹慎使用

文檔操作

a. 添加文檔

方法	用途	是否棄用
`insertOne()`	插入單個文檔	否
`insertMany()`	插入多個文檔	否
`insert()`	插入單個或多個文檔	是
`save()`	插入或更新文檔	是

db.集合.insertOne(document, options)

document：要插入的單個文檔。
options（可選）：一個可選參數對象，可以包含 writeConcern 和 bypassDocumentValidation 等。

實例:

db.myCollection.insertOne(

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

);

db.集合.insertMany(documents, options)

documents：要插入的文檔數組。
options（可選）：一個可選參數對象，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" }
]

);

從 MongoDB 4.2 開始，db.collection.save() 和 insert()已被標記為棄用

b. 更新文檔

ⅰ. 更新單個文檔

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

filter：用于查找文檔的查詢條件。
update：指定更新操作的文檔或更新操作符。
options：可選參數對象，如 upsert、arrayFilters 等。

示例：

db.myCollection.updateOne(

{ name: "Alice" }, // 過濾條件

{ $set: { age: 26 } }, // 更新操作

{ upsert: false } // 可選參數

);

ⅱ. 批量更新

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

ⅲ. 單個文檔替換

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

filter：用于查找文檔的查詢條件。
replacement：新的文檔，將替換舊的文檔。
options：可選參數對象，如 upsert 等。

示例：

db.myCollection.replaceOne(
{ name: "Bob" }, // 過濾條件
{ name: "Bob", age: 31 } // 新文檔
);

ⅳ. 查找并更新

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

filter：用于查找文檔的查詢條件。
update：指定更新操作的文檔或更新操作符。
options：可選參數對象，如 projection、sort、upsert、returnDocument 等

options 參數通常可以包含以下選項：

upsert：如果沒有匹配的文檔，是否插入一個新文檔。
arrayFilters：當更新嵌套數組時，指定應更新的數組元素的條件。
collation：指定比較字符串時使用的排序規則。
returnDocument：在 findOneAndUpdate 中使用，指定返回更新前 ("before") 或更新后 ("after") 的文檔。

c. 刪除文檔

ⅰ. 刪除單個文檔

db.集合.deleteOne(filter, options)

filter：用于查找要刪除的文檔的查詢條件。
options（可選）：一個可選參數對象。

ⅱ. 批量刪除

db.集合.deleteMany(filter, options)

ⅲ. 查找并刪除單個文檔

db.集合.findOneAndDelete(filter, options)

filter：用于查找要刪除的文檔的查詢條件。
options：可選參數對象，如 projection、sort 等

示例：

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

刪除操作options 參數通常可以包含以下選項：

writeConcern：指定寫操作的確認級別。
collation：指定比較字符串時使用的排序規則。
projection（僅適用于 findOneAndDelete）：指定返回的字段。
sort（僅適用于 findOneAndDelete）：指定排序順序以確定要刪除的文檔。

d. 查詢文檔

ⅰ. 簡單查詢

db.集合.find(query, projection)

query：用于查找文檔的查詢條件。默認為 {}，即匹配所有文檔。
projection（可選）：指定返回結果中包含或排除的字段。

示例

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

如果你需要以易讀的方式來讀取數據，可以使用 pretty() 方法，語法格式如下：

db.集合.find().pretty()

pretty() 方法以格式化的方式來顯示所有文檔。

示例

db.col.find().pretty()

結果：
{
"_id" : ObjectId("56063f17ade2f21f36b03133"),
"title" : "MongoDB 教程",
"description" : "MongoDB 是一個 Nosql 數據庫",
"by" : "菜鳥教程",
"url" : "http://www.runoob.com",
"tags" : [
"mongodb",
"database",
"NoSQL"
],
"likes" : 100
}

db.集合.findOne(query, projection)

ⅱ. 高級查詢方法

1. 使用比較操作符

MongoDB 支持多種比較操作符，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`	在指定的數組中	`{ age: { $in: [25, 30, 35] } }`
`$nin`	不在指定的數組中	`{ age: { $nin: [25, 30, 35] } }`

示例：

查找年齡大于 25 的文檔:

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

2. 使用邏輯操作符

MongoDB 支持多種邏輯操作符，如 $and、$or、$not、$nor 等。

操作符	描述	示例
`$and`	邏輯與，符合所有條件	`{ $and: [ { age: { $gt: 25 } }, { city: "New York" } ] }`
`$or`	邏輯或，符合任意條件	`{ $or: [ { age: { $lt: 25 } }, { city: "New York" } ] }`
`$not`	取反，不符合條件	`{ age: { $not: { $gt: 25 } } }`
`$nor`	邏輯或非，均不符合條件	`{ $nor: [ { age: { $gt: 25 } }, { city: "New York" } ] }`

示例：

找年齡大于 25 且城市為 "New York" 的文檔:

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

'where likes>50 AND (by = '菜鳥教程' OR title = 'MongoDB 教程')'

db.col.find({"likes": {$gt:50}, $or: [{"by": "菜鳥教程"},{"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 類型	`{ age: { $type: "int" } }`

示例：

查找包含 age 字段的文檔:

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

查找 age 字段為整數類型的文檔:

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

4. 使用數組操作符

操作符	描述	示例
`$all`	數組包含所有指定的元素	`{ tags: { $all: ["red", "blue"] } }`
`$elemMatch`	數組中的元素匹配指定條件	`{ results: { $elemMatch: { score: { $gt: 80, $lt: 85 } } } }`
`$size`	數組的長度等于指定值	`{ tags: { $size: 3 } }`

5. 使用其他操作符

操作符	描述	示例
`$regex`	匹配正則表達式	`{ name: { $regex: /^A/ } }`
`$text`	進行文本搜索	`{ $text: { $search: "coffee" } }`
`$where`	使用 JavaScript 表達式進行條件過濾	`{ $where: "this.age > 25" }`
$near	查找接近指定點的文檔	`db.collection.find({ location: { $near: [10, 20], $maxDistance: 1000 } })`
$geoWithin	查找在指定地理區域內的文檔	`db.collection.find({ location: { $geoWithin: { $centerSphere: [[10, 20], 1] } } })`

6. 使用正則表達式

可以使用正則表達式進行模式匹配查詢。

示例：

查找名字以 "A" 開頭的文檔：

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

7. 投影(指定返回結果字段)

投影用于控制查詢結果中返回的字段。可以使用包含字段和排除字段兩種方式。

示例：

只返回名字和年齡字段：

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

8. 排序

示例：

按年齡降序排序：

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

9. 限制與跳過(分頁)

可以對查詢結果進行限制和跳過指定數量的文檔。

示例1:

返回前 10 個文檔：

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

示例2:

跳過前 5 個文檔，返回接下來的 10 個文檔：

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

e. 聚合統計

MongoDB 中聚合(aggregate)主要用于處理數據(諸如統計平均值，求和等)，并返回計算后的數據結果。

ⅰ. aggregate() 方法

db.集合.aggregate(AGGREGATE_OPERATION)

表達式	描述	實例
$sum	計算總和。	db.mycol.aggregate([{$group : {_id : "$by_user", num_tutorial : {$sum : "$likes"}}}])
$avg	計算平均值	db.mycol.aggregate([{$group : {_id : "$by_user", num_tutorial : {$avg : "$likes"}}}])
$min	獲取集合中所有文檔對應值得最小值。	db.mycol.aggregate([{$group : {_id : "$by_user", num_tutorial : {$min : "$likes"}}}])
$max	獲取集合中所有文檔對應值得最大值。	db.mycol.aggregate([{$group : {_id : "$by_user", num_tutorial : {$max : "$likes"}}}])
$push	將值加入一個數組中，不會判斷是否有重復的值。	db.mycol.aggregate([{$group : {_id : "$by_user", url : {$push: "$url"}}}])
$addToSet	將值加入一個數組中，會判斷是否有重復的值，若相同的值在數組中已經存在了，則不加入。	db.mycol.aggregate([{$group : {_id : "$by_user", url : {$addToSet : "$url"}}}])
$first	根據資源文檔的排序獲取第一個文檔數據。	db.mycol.aggregate([{$group : {_id : "$by_user", first_url : {$first : "$url"}}}])
$last	根據資源文檔的排序獲取最后一個文檔數據	db.mycol.aggregate([{$group : {_id : "$by_user", last_url : {$last : "$url"}}}])