1 MongoDB

MongoDB是由C++語言編寫的非關系型數(shù)據(jù)庫梗顺，是一個基于分布式文件存儲的開源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其內容存儲形式類似JSON對象，它的字段值可以包含其他文檔懂昂、數(shù)組及文檔數(shù)組，非常靈活没宾。在這一節(jié)中凌彬，我們就來看看Python 3下MongoDB的存儲操作。

1.1 準備工作

在開始之前循衰，請確保已經安裝好了MongoDB并啟動了其服務铲敛，并且安裝好了Python的PyMongo庫。

1.2 連接MongoDB

連接MongoDB時会钝，我們需要使用PyMongo庫里面的MongoClient伐蒋。一般來說，傳入MongoDB的IP及端口即可迁酸，其中第一個參數(shù)為地址host先鱼，第二個參數(shù)為端口port（如果不給它傳遞參數(shù)，默認是27017）：

import pymongo  
client = pymongo.MongoClient(host='localhost', port=27017)

這樣就可以創(chuàng)建MongoDB的連接對象了奸鬓。
另外型型，MongoClient的第一個參數(shù)host還可以直接傳入MongoDB的連接字符串，它以mongodb開頭全蝶，例如：

client = MongoClient('mongodb://localhost:27017/')

這也可以達到同樣的連接效果闹蒜。

1.3 指定數(shù)據(jù)庫

MongoDB中可以建立多個數(shù)據(jù)庫，接下來我們需要指定操作哪個數(shù)據(jù)庫抑淫。這里我們以test數(shù)據(jù)庫為例來說明绷落，下一步需要在程序中指定要使用的數(shù)據(jù)庫：

db = client.test
# db = client['test'] 這兩種方式是等價的。

1.4 指定集合

MongoDB的每個數(shù)據(jù)庫又包含許多集合（collection）始苇，它們類似于關系型數(shù)據(jù)庫中的表砌烁。
下一步需要指定要操作的集合，這里指定一個集合名稱為students催式。與指定數(shù)據(jù)庫類似函喉，指定集合也有兩種方式：

collection = db.students  
# collection = db['students']

這樣我們便聲明了一個Collection對象。

1.5 插入數(shù)據(jù)

接下來荣月，便可以插入數(shù)據(jù)了管呵。對于students這個集合，新建一條學生數(shù)據(jù)哺窄，這條數(shù)據(jù)以字典形式表示：

student = {  
    'id': '20170101',  
    'name': 'Jordan',  
    'age': 20,  
    'gender': 'male'  
}

這里指定了學生的學號捐下、姓名账锹、年齡和性別。接下來坷襟，直接調用collection的insert()方法即可插入數(shù)據(jù)奸柬，代碼如下：

result = collection.insert(student)  
print(result)

5e9e6fe561295a3109a59ac9

在MongoDB中，每條數(shù)據(jù)其實都有一個_id屬性來唯一標識婴程。如果沒有顯式指明該屬性廓奕，MongoDB會自動產生一個ObjectId類型的_id屬性。insert()方法會在執(zhí)行后返回_id值档叔。
當然懂从，我們也可以同時插入多條數(shù)據(jù)，只需要以列表形式傳遞即可蹲蒲，示例如下：

student1 = {  
    'id': '20170101',  
    'name': 'Jordan',  
    'age': 20,  
    'gender': 'male'  
}  

student2 = {  
    'id': '20170202',  
    'name': 'Mike',  
    'age': 21,  
    'gender': 'male'  
}  

result = collection.insert([student1, student2])  
print(result)

[ObjectId('5e9e709261295a3109a59aca'), ObjectId('5e9e709261295a3109a59acb')]

實際上番甩，在PyMongo 3.x版本中，官方已經不推薦使用insert()方法了届搁。當然缘薛，繼續(xù)使用也沒有什么問題。官方推薦使用insert_one()和insert_many()方法來分別插入單條記錄和多條記錄卡睦，示例如下：

student = {  
    'id': '20170101',  
    'name': 'Jordan',  
    'age': 20,  
    'gender': 'male'  
}  

result = collection.insert_one(student)  
print(result)  
print(result.inserted_id)

<pymongo.results.InsertOneResult object at 0x00000000051C5F88>
5e9e70dc61295a3109a59acc

與insert()方法不同宴胧，這次返回的是InsertOneResult對象，我們可以調用其inserted_id屬性獲取_id表锻。
對于insert_many()方法恕齐，我們可以將數(shù)據(jù)以列表形式傳遞，示例如下：

student1 = {  
    'id': '20170101',  
    'name': 'Jordan',  
    'age': 20,  
    'gender': 'male' 
}  

student2 = {  
    'id': '20170202',  
    'name': 'Mike',  
    'age': 21,  
    'gender': 'male'  
}  

result = collection.insert_many([student1, student2])  
print(result)  
print(result.inserted_ids)

<pymongo.results.InsertManyResult object at 0x0000000004AD2AC8>
[ObjectId('5e9e714c61295a3109a59acd'), ObjectId('5e9e714c61295a3109a59ace')]

該方法返回的類型是InsertManyResult瞬逊，調用inserted_ids屬性可以獲取插入數(shù)據(jù)的_id列表显歧。

1.6 查詢

插入數(shù)據(jù)后，我們可以利用find_one()或find()方法進行查詢确镊，其中find_one()查詢得到的是單個結果士骤，find()則返回一個生成器對象。示例如下：

result = collection.find_one({'name': 'Mike'})  
print(type(result))  
print(result)

<class 'dict'>
{'_id': ObjectId('5e9e709261295a3109a59acb'), 'id': '20170202', 'name': 'Mike', 'age': 21, 'gender': 'male'}

這里我們查詢name為Mike的數(shù)據(jù)蕾域，它的返回結果是字典類型拷肌。
可以發(fā)現(xiàn)，它多了_id屬性旨巷，這就是MongoDB在插入過程中自動添加的巨缘。
此外，我們也可以根據(jù)ObjectId來查詢采呐，此時需要使用bson庫里面的objectid：

from bson.objectid import ObjectId   
result = collection.find_one({'_id': ObjectId('5e9e709261295a3109a59acb')})  
print(result)

{'_id': ObjectId('5e9e709261295a3109a59acb'), 'id': '20170202', 'name': 'Mike', 'age': 21, 'gender': 'male'}

當然若锁，如果查詢結果不存在，則會返回None懈万。
對于多條數(shù)據(jù)的查詢拴清，我們可以使用find()方法。例如会通，這里查找年齡為20的數(shù)據(jù)口予，示例如下：

results = collection.find({'age': 20})  
print(results)  
for result in results:  
    print(result)

<pymongo.cursor.Cursor object at 0x00000000054014E0>
{'_id': ObjectId('5e9e6fe561295a3109a59ac9'), 'id': '20170101', 'name': 'Jordan', 'age': 20, 'gender': 'male'}
{'_id': ObjectId('5e9e709261295a3109a59aca'), 'id': '20170101', 'name': 'Jordan', 'age': 20, 'gender': 'male'}
{'_id': ObjectId('5e9e70dc61295a3109a59acc'), 'id': '20170101', 'name': 'Jordan', 'age': 20, 'gender': 'male'}
{'_id': ObjectId('5e9e714c61295a3109a59acd'), 'id': '20170101', 'name': 'Jordan', 'age': 20, 'gender': 'male'}

返回結果是Cursor類型，它相當于一個生成器涕侈，我們需要遍歷取到所有的結果沪停，其中每個結果都是字典類型。
如果要查詢年齡大于20的數(shù)據(jù)裳涛，則寫法如下：

results = collection.find({'age': {'$gt': 20}})
print(results)
for result in results:  
    print(result)

<pymongo.cursor.Cursor object at 0x0000000005401898>
{'_id': ObjectId('5e9e709261295a3109a59acb'), 'id': '20170202', 'name': 'Mike', 'age': 21, 'gender': 'male'}
{'_id': ObjectId('5e9e714c61295a3109a59ace'), 'id': '20170202', 'name': 'Mike', 'age': 21, 'gender': 'male'}

這里查詢的條件鍵值已經不是單純的數(shù)字了木张，而是一個字典，其鍵名為比較符號$gt端三，意思是大于舷礼，鍵值為20。
這里將比較符號歸納為下表郊闯。

另外妻献，還可以進行正則匹配查詢。例如团赁，查詢名字以M開頭的學生數(shù)據(jù)育拨，示例如下：

results = collection.find({'name': {'$regex': '^M.*'}})

這里使用$regex來指定正則匹配，^M.*代表以M開頭的正則表達式欢摄。
這里將一些功能符號再歸類為下表熬丧。

關于這些操作的更詳細用法，可以在MongoDB官方文檔找到

1.7 計數(shù)

要統(tǒng)計查詢結果有多少條數(shù)據(jù)怀挠，可以調用count()方法析蝴。比如，統(tǒng)計所有數(shù)據(jù)條數(shù)：

count = collection.find().count()  
print(count)

或者統(tǒng)計符合某個條件的數(shù)據(jù)：

count = collection.find({'age': 20}).count()  
print(count)

運行結果是一個數(shù)值绿淋，即符合條件的數(shù)據(jù)條數(shù)嫌变。

1.8 排序

排序時，直接調用sort()方法躬它，并在其中傳入排序的字段及升降序標志即可腾啥。示例如下：

results = collection.find().sort('name', pymongo.ASCENDING)  
print([result['name'] for result in results])

['Jordan', 'Jordan', 'Jordan', 'Jordan', 'Mike', 'Mike']

這里我們調用pymongo.ASCENDING指定升序。如果要降序排列冯吓，可以傳入pymongo.DESCENDING倘待。

1.9 偏移

在某些情況下，我們可能想只取某幾個元素组贺，這時可以利用skip()方法偏移幾個位置凸舵，比如偏移2，就忽略前兩個元素失尖，得到第三個及以后的元素：

results = collection.find().sort('name', pymongo.ASCENDING).skip(2)  
print([result['name'] for result in results])

['Jordan', 'Jordan', 'Mike', 'Mike']

另外啊奄，還可以用limit()方法指定要取的結果個數(shù)渐苏，示例如下：

results = collection.find().sort('name', pymongo.ASCENDING).skip(2).limit(2)  
print([result['name'] for result in results])

['Jordan', 'Jordan']

如果不使用limit()方法，原本會返回四個結果菇夸，加了限制后琼富，會截取兩個結果返回。
值得注意的是庄新，在數(shù)據(jù)庫數(shù)量非常龐大的時候鞠眉，如千萬、億級別择诈，最好不要使用大的偏移量來查詢數(shù)據(jù)械蹋，因為這樣很可能導致內存溢出。此時可以使用類似如下操作來查詢：

from bson.objectid import ObjectId  
collection.find({'_id': {'$gt': ObjectId('593278c815c2602678bb2b8d')}})

這時需要記錄好上次查詢的_id羞芍。

1.10 更新

對于數(shù)據(jù)更新哗戈，我們可以使用update()方法，指定更新的條件和更新后的數(shù)據(jù)即可荷科。例如：

condition = {'name': 'Mike'}  
student = collection.find_one(condition)  
student['age'] = 25  
result = collection.update(condition, student)  
print(result)

{'n': 1, 'nModified': 1, 'ok': 1.0, 'updatedExisting': True}

這里我們要更新name為Mike的數(shù)據(jù)的年齡：首先指定查詢條件谱醇，然后將數(shù)據(jù)查詢出來，修改年齡后調用update()方法將原條件和修改后的數(shù)據(jù)傳入步做。
返回結果是字典形式副渴，ok代表執(zhí)行成功，nModified代表影響的數(shù)據(jù)條數(shù)全度。
另外煮剧，我們也可以使用$set操作符對數(shù)據(jù)進行更新，代碼如下：

result = collection.update(condition, {'$set': student})

這樣可以只更新student字典內存在的字段将鸵。如果原先還有其他字段勉盅，則不會更新，也不會刪除顶掉。而如果不用$set的話草娜，則會把之前的數(shù)據(jù)全部用student字典替換；如果原本存在其他字段痒筒，則會被刪除宰闰。
另外，update()方法其實也是官方不推薦使用的方法簿透。這里也分為update_one()方法和update_many()方法移袍，用法更加嚴格，它們的第二個參數(shù)需要使用$類型操作符作為字典的鍵名老充，示例如下：

condition = {'name': 'Kevin'}  
student = collection.find_one(condition)  
student['age'] = 26  
result = collection.update_one(condition, {'$set': student})  
print(result)  
print(result.matched_count, result.modified_count)

<pymongo.results.UpdateResult object at 0x0000000005085A08>
1 0

我們再看一個例子：

condition = {'age': {'$gt': 20}}  
result = collection.update_one(condition, {'$inc': {'age': 1}})  
print(result)  
print(result.matched_count, result.modified_count)

<pymongo.results.UpdateResult object at 0x0000000004D7B108>
1 1

可以看到匹配條數(shù)為1條葡盗，影響條數(shù)也為1條。
如果調用update_many()方法啡浊，則會將所有符合條件的數(shù)據(jù)都更新觅够，示例如下：

condition = {'age': {'$gt': 20}}  
result = collection.update_many(condition, {'$inc': {'age': 1}})  
print(result) 
print(result.matched_count, result.modified_count)

<pymongo.results.UpdateResult object at 0x0000000005829908>
2 2

可以看到胶背，這時所有匹配到的數(shù)據(jù)都會被更新。

1.11 刪除

刪除操作比較簡單喘先，直接調用remove()方法指定刪除的條件即可钳吟，此時符合條件的所有數(shù)據(jù)均會被刪除。示例如下：

result = collection.remove({'name': 'Mike'})  
print(result)

{'n': 1, 'ok': 1.0}

另外苹祟，這里依然存在兩個新的推薦方法——delete_one()和delete_many()砸抛。示例如下：

result = collection.delete_one({'name': 'Jordan'})  
print(result)  
print(result.deleted_count)  
result = collection.delete_many({'age': {'$lt': 25}})  
print(result.deleted_count)

<pymongo.results.DeleteResult object at 0x000000000582B408>
1
3

delete_one()即刪除第一條符合條件的數(shù)據(jù)评雌，delete_many()即刪除所有符合條件的數(shù)據(jù)树枫。它們的返回結果都是DeleteResult類型，可以調用deleted_count屬性獲取刪除的數(shù)據(jù)條數(shù)景东。

1.12 1. 其他操作

另外砂轻，PyMongo還提供了一些組合方法，如find_one_and_delete()斤吐、find_one_and_replace()和find_one_and_update()搔涝，它們是查找后刪除、替換和更新操作和措，其用法與上述方法基本一致庄呈。
另外，還可以對索引進行操作派阱，相關方法有create_index()诬留、create_indexes()和drop_index()等。