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課程導(dǎo)學(xué)

大家好我是bigsai，我們都學(xué)過數(shù)據(jù)庫蜕青，但你可能更熟悉關(guān)系(型)數(shù)據(jù)庫例如MySQL乳乌，SQL SERVER，ORACLE等市咆，對于非關(guān)系(型)數(shù)據(jù)庫可能比較陌生汉操，因為大部分入門級項目或者學(xué)習(xí)對非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的使用要求并不高，所以你了解的會更少蒙兰。但談起性能和功能磷瘤，非關(guān)系數(shù)據(jù)庫的表現(xiàn)那可謂是非常亮眼了！咱們今天就介紹學(xué)習(xí)以及使用其中一種非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫——MongoDB數(shù)據(jù)庫搜变！

本篇會介紹MongoDB相關(guān)內(nèi)容以及MongoDB的安裝采缚，但是你電腦需要擁有Studio 3T(下載地址https://studio3t.com/ )用來連接管理MongoDB。

如果以前沒見過或者沒使用過也不要緊挠他，本課程包教包會扳抽！

通過本次篇你可以掌握以下內(nèi)容：

• 認(rèn)識MongoDB
• 實現(xiàn)MongoDB的增刪改查

第一關(guān) MongoDB介紹

在介紹MongoDB之前，問個問題殖侵，你知道什么是MongoDB嗎贸呢？

你可能會說它是個非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，更多的可能就不太了解了拢军，不要緊楞陷，我們一層一層捋一下。

在

1.1 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫

NoSQL（Not Only SQL）茉唉，直譯過來不僅僅是數(shù)據(jù)庫固蛾，泛指非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。隨著互聯(lián)網(wǎng)web2.0網(wǎng)站的興起度陆，傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在處理web2.0網(wǎng)站艾凯，特別是超大規(guī)模和高并發(fā)類型的web2.0純動態(tài)網(wǎng)站已經(jīng)顯得力不從心，出現(xiàn)了很多難以克服的問題懂傀，而非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫則由于其本身的特點得到了非常迅速地發(fā)展趾诗。非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)生就是為了解決大規(guī)模數(shù)據(jù)集合多重數(shù)據(jù)種類帶來的挑戰(zhàn)，尤其是大數(shù)據(jù)應(yīng)用難題鸿竖。

而非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫又分為好幾種：

鍵值(Key-Value)存儲數(shù)據(jù)庫 ：這類數(shù)據(jù)庫會使用一個哈希表沧竟，這種模型很像Java中的HashMap的使用铸敏，其使用比較簡單，容易部署悟泵，但如果只對部分?jǐn)?shù)據(jù)查詢或更新時效率不是很高杈笔，這類非關(guān)系數(shù)據(jù)庫有Redis、Oracle BDB 等糕非。

列存儲數(shù)據(jù)庫 ：這部分?jǐn)?shù)據(jù)庫通常是用來應(yīng)對分布式存儲的海量數(shù)據(jù)蒙具。鍵仍然存在，但是它們的特點是指向了多個列朽肥。這些列是由列家族來安排的禁筏。如： HBase， Riak 等衡招。

文檔型數(shù)據(jù)庫 ：它同鍵值存儲類似篱昔。該類型的數(shù)據(jù)以特定的格式存儲，比如JSON始腾。文檔型數(shù)據(jù)庫可以看作是鍵值數(shù)據(jù)庫的升級版州刽，允許之間嵌套鍵值，在處理網(wǎng)頁等復(fù)雜數(shù)據(jù)時比傳統(tǒng)鍵值數(shù)據(jù)庫的查詢效率更高 浪箭。而MongoDB 就是一種高效的文檔數(shù)據(jù)庫穗椅。

圖形數(shù)據(jù)庫 ：圖形數(shù)據(jù)庫是一種非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，它應(yīng)用圖形理論存儲實體之間的關(guān)系信息奶栖，可以良好地拓展到其他服務(wù)器上匹表。

盡管非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(NoSQL)有這么多的區(qū)別，但是它們還是有很多共性特點：

易拓展：NoSQL數(shù)據(jù)庫種類繁多宣鄙，但都有一個共同的特點：去掉關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的關(guān)系型特性袍镀。數(shù)據(jù)之間無關(guān)系，全靠設(shè)計者的設(shè)計框冀。這樣就非常容易擴展流椒，無形之間也在架構(gòu)的層面上帶來了可擴展的能力。

大數(shù)據(jù)量明也，高性能：NoSQL數(shù)據(jù)庫都具有非常高的讀寫性能，尤其在大數(shù)據(jù)量下讀寫性能也很高惯裕。這得益于它的無關(guān)系性温数，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)簡單 ，能夠快速查找定位到數(shù)據(jù)蜻势。

1.2 MongoDB的特點

講完NoSQL是啥撑刺，咱們再來捋一捋MongoDB是個啥。MongoDB又是啥呢西剥？

MongoDB是一個基于分布式文件存儲的數(shù)據(jù)庫吗坚。由C++語言編寫。旨在為web應(yīng)用提供可擴展的高性能數(shù)據(jù)存儲解決方案婴谱。MongoDB是一個介于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫之間的產(chǎn)品冕屯，是非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫當(dāng)中功能最豐富寂诱，最像關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的。它支持的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常松散安聘，是類似JSON的BSON格式痰洒，因此可以存儲比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型。MongoDB最大的特點是它支持的查詢語言非常強大浴韭，其語法有點類似于面向?qū)ο蟮牟樵冋Z言丘喻，幾乎可以實現(xiàn)類似關(guān)系數(shù)據(jù)庫單表查詢的絕大部分功能，而且還支持對數(shù)據(jù)建立索引念颈。

并且MongoDB最近越來越火泉粉。作為一款基于文檔的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，在越來越多的場景可以使用榴芳。通過學(xué)習(xí)歸納MongoDB官方文檔(https://docs.mongodb.com/manual/)搀继，總結(jié)MongoDB有以下特點：

• 容易使用： MongoDB 將數(shù)據(jù)存儲在靈活的，類似于JSON的文檔中翠语， 文檔模型映射到應(yīng)用程序代碼中的對象叽躯，從而使數(shù)據(jù)易于使用。
• 高性能: MongoDB提供高性能的數(shù)據(jù)持久性肌括。特別是点骑，對嵌入式數(shù)據(jù)模型的支持減少了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)上的I / O活動。
  索引支持更快的查詢谍夭，并且可以包含來自嵌入式文檔和數(shù)組的鍵黑滴。
• 豐富的查詢語言: MongoDB支持豐富的查詢語言以支持讀寫操作（CRUD）以及：資料匯總文本搜索和地理空間查詢。
• 高可用性: MongoDB的復(fù)制工具（稱為副本集）提供：自動故障轉(zhuǎn)移紧索、數(shù)據(jù)冗余袁辈。
• 水平可伸縮性： MongoDB提供水平可伸縮性作為其核心功能的一部分：分片在一組計算機集群分布數(shù)據(jù)。
  從3.4開始珠漂，MongoDB支持基于shard鍵創(chuàng)建數(shù)據(jù)區(qū)域晚缩。在平衡集群中，MongoDB僅將區(qū)域覆蓋的讀寫定向到區(qū)域內(nèi)的那些分片媳危。
• 支持多種存儲引擎 MongoDB支持多個存儲引擎：
  WiredTiger存儲引擎（包括對靜態(tài)加密的支持 ）
  內(nèi)存中存儲引擎荞彼。

總結(jié)的來說，一個NoSQL該有的高性能MongoDB一應(yīng)俱全待笑，并且是一個使用很方便鸣皂、很擅長儲存的非關(guān)系型文檔數(shù)據(jù)庫。但MongoDB并非100%的完美，它也有一定的缺陷比如不支持事務(wù)寞缝、占用內(nèi)存比較大癌压、刪除記錄不釋放空間、沒有成熟的維護工具等荆陆。

1.3 MongoDB的應(yīng)用場景

有了以上的特性滩届，在日益繁雜的web領(lǐng)域MongoDB有很多它擅長之處。

• 網(wǎng)站實時數(shù)據(jù)的插入慎宾、更新丐吓、刪除。
• 規(guī)模較大但是成本很高的數(shù)據(jù)(大尺寸趟据、低價值數(shù)據(jù))
• 對象或JSON的文本存儲
• 不需要經(jīng)常通過表計算的券犁，對事務(wù)要求不高的數(shù)據(jù)。
• 一些應(yīng)用層的緩存

具體的應(yīng)用場景有：

• 社交場景汹碱，使用 MongoDB 存儲用戶信息粘衬，以及用戶發(fā)表的朋友圈信息，通過地理位置索引實現(xiàn)附近的人咳促、地點等功能稚新。
• 游戲場景，使用 MongoDB 存儲游戲用戶信息跪腹，用戶的裝備褂删、積分等直接以內(nèi)嵌文檔的形式存儲，方便查詢冲茸、高效率存儲和訪問屯阀。
• 物流場景，使用 MongoDB 存儲訂單信息轴术，訂單狀態(tài)在運送過程中會不斷更新难衰，以 MongoDB 內(nèi)嵌數(shù)組的形式來存儲，一次查詢就能將訂單所有的變更讀取出來逗栽。
• 物聯(lián)網(wǎng)場景盖袭，使用 MongoDB 存儲所有接入的智能設(shè)備信息，以及設(shè)備匯報的日志信息彼宠，并對這些信息進行多維度的分析鳄虱。
• 視頻直播，使用 MongoDB 存儲用戶信息兵志、點贊互動信息等醇蝴。

這些場景都有數(shù)據(jù)量大、寫入操作頻繁想罕、數(shù)據(jù)價值較低、事務(wù)性要求不高的特點。

很多人把MongoDB當(dāng)成窮人的大數(shù)據(jù)按价。你可以把它理解為一款效率很高但更適合直接操作的一款非關(guān)系數(shù)據(jù)庫惭适，大部分不需要用“腦子”的數(shù)據(jù)都可以放在MongoDB中，比如很多人把爬蟲的數(shù)據(jù)存儲到MongoDB中楼镐，又或許把網(wǎng)站某些信息記錄放到MongoDB中癞志。這些數(shù)據(jù)大一點沒關(guān)系，但不建議查詢需要關(guān)聯(lián)太復(fù)雜也不要和ACID的事務(wù)扯上關(guān)系框产。

MongoDB就像一個家里的壯漢凄杯，啥臟活累活干的特別六，也不嫌累秉宿，力大如牛戒突，腳步如飛的這種。干這些體力活用他最好了(速度快描睦、性能好膊存、存儲大文件)，但他有些缺點就是可能每次吃飯吃七八碗干飯忱叭，兩三斤肉(占用內(nèi)存大)隔崎，并且穿針引線、家里算賬記事情這些他就不行了韵丑，得他夫人來干這個(關(guān)系數(shù)據(jù)庫)

在

第二關(guān) MongoDB安裝和表結(jié)構(gòu)

知道MongoDB大概是啥和能干啥之后爵卒，就該動手安裝和了解使用了！這關(guān)帶你安裝MongoDB和了解MongoDB的表結(jié)構(gòu)撵彻。

2.1 MongoDB的安裝

MongoDB的安裝很簡單钓株，這里就基于windows進行安裝了。到MongoDB官網(wǎng)下載

在

在

選擇Custom根據(jù)需求自定義安裝：

在

到location可以自定義文件夾，也可以使用其默認(rèn)的：

在

下面勾選第一個“連入網(wǎng)絡(luò)”即可：

在

在

此時MongoDB就安裝完成，默認(rèn)擁有admin搭盾、config咳秉、local三個數(shù)據(jù)庫。一些日志配置等數(shù)據(jù)庫鸯隅，這里就不用管它了澜建。

在

2.2 MongoDB的表結(jié)構(gòu)

對于關(guān)系數(shù)據(jù)庫向挖，我們可能很容易理解它的層次: 數(shù)據(jù)庫——>表——>記錄(行)——>列，而MongoDB對應(yīng)的是：數(shù)據(jù)庫——>集合——>文檔——>字段炕舵。其中集合可以類比成關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的表何之，而文檔就可以看成記錄。

文檔：文檔是 MongoDB 中數(shù)據(jù)的基本單位咽筋，類似于JSON對象和關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的行（但是比行復(fù)雜）溶推。它是由多個數(shù)據(jù)字段和值對組成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，字段的值也可以是其他文檔或文檔數(shù)組奸攻。

集合：集合就是一組文檔蒜危，類似于關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的表。集合是無模式的睹耐，集合中的文檔可以是各式各樣的辐赞，雖然一個集合里面的文檔沒有內(nèi)容的限制，但是我們一般將相同類型的文檔放在同一集合中(提高查詢效率)疏橄。

數(shù)據(jù)庫：MongoDB 中多個文檔組成集合占拍，多個集合組成數(shù)據(jù)庫。一個MongoDB 實例可以承載多個數(shù)據(jù)庫捎迫。它們之間可以看作相互獨立晃酒，每個數(shù)據(jù)庫都有獨立的權(quán)限控制。在磁盤上窄绒，不同的數(shù)據(jù)庫存放在不同的文件中贝次。MongoDB 中存在以下系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

• Admin 數(shù)據(jù)庫：一個權(quán)限數(shù)據(jù)庫彰导，如果創(chuàng)建用戶的時候?qū)⒃撚脩籼砑拥絘dmin 數(shù)據(jù)庫中蛔翅，那么該用戶就自動繼承了所有數(shù)據(jù)庫的權(quán)限。
• Local 數(shù)據(jù)庫：這個數(shù)據(jù)庫永遠(yuǎn)不會被復(fù)制位谋，可以用來存儲本地單臺服務(wù)器的任意集合山析。
• Config 數(shù)據(jù)庫：當(dāng)MongoDB 使用分片模式時，config 數(shù)據(jù)庫在內(nèi)部使用掏父，用于保存分片的信息笋轨。

在這里插入圖片描述

你可能會發(fā)現(xiàn)，在與集合同級別的還有Views赊淑，GridFS Buckets爵政。它們是啥呢？

視圖Views： MongoDB視圖是可查詢的對象陶缺，其內(nèi)容由其他集合或視圖上的聚合管道定義 钾挟。MongoDB不會將視圖內(nèi)容持久化到磁盤上。當(dāng)客戶端查詢視圖時饱岸，將按需計算視圖的內(nèi)容掺出。MongoDB不支持針對視圖的寫入操作徽千。這個和MySQL的視圖有點類似，是個虛表蛛砰，可以用它來精簡一些查詢的步驟和操作罐栈。

GridFS： GridFS是用于存儲和檢索超出BSON文檔大小限制（16MB）的文件的規(guī)范黍衙。GridFS不會將文件存儲在單個文檔中泥畅，而是將文件劃分為多個部分或大塊，并將每個大塊存儲為單獨的文檔琅翻。

第三關(guān) MongoDB的增刪改查

學(xué)習(xí)使用MongoDB之前位仁，要掌握MongoDB基本的增刪改查操作。我們先用控制臺或者數(shù)據(jù)庫管理工具操作MongoDB方椎，為后面整合進項目做準(zhǔn)備聂抢。MongoDB隨著發(fā)展至今也有不同的版本，在MongoDB3.2以后版本相比3.2以前版本api有些變動和優(yōu)化棠众，而官方文檔的學(xué)習(xí)和介紹都是基于3.2以后版本的琳疏，所以在學(xué)習(xí)MongoDB的api語法要參考官方文檔學(xué)習(xí)最新語法，避免過老語法造成知識混淆闸拿。

創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫
我們使用studio 3T創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫和collection空盼，數(shù)據(jù)庫名為mongo。如果不創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫新荤，向mongoDB中插入數(shù)據(jù)會默認(rèn)插入到test數(shù)據(jù)庫中揽趾。

在

然后在數(shù)據(jù)庫中添加集合collection，collection名為student：

在

可以發(fā)現(xiàn)student集合已經(jīng)被成功添加了：

在這里插入圖片描述

MongoDB的讀操作包括查詢苛骨，而寫操作包括插入篱瞎、更新、刪除痒芝，MongoDB中的所有寫操作都是單個文檔級別的原子操作俐筋，你可以指定查詢、更新严衬、刪除標(biāo)準(zhǔn)或過濾器(查詢澄者、更新、刪除更新的條件)瞳步，以標(biāo)識要查詢闷哆、更新、刪除的文檔单起，你可以理解過濾器為關(guān)系數(shù)據(jù)庫的條件查詢的條件where子句抱怔。

3.1 MongoDB插入

插入操作完成向集合中插入文檔，MongoDB提供了以下向集合插入文檔的方法：

db.collection.insertOne() //New in version 3.2 插入一條文檔(document)
db.collection.insertMany() //New in version 3.2 插入多條文檔(document)
db.collection.insert()//老版本語法 

其中嘀倒，collection在插入 時候需改成待插入集合的名稱屈留，待插入文檔(document)需要插入到對應(yīng)集合(collection)中局冰，否則會默認(rèn)創(chuàng)建一個集合再插入進去。在這里我們插入一條文檔到student集合中灌危。

使用mongo數(shù)據(jù)庫之前要執(zhí)行語句： use mongo康二，執(zhí)行完畢即可直接操作mongo數(shù)據(jù)庫。
MongoDB的insert的語法如下勇蝙，更推薦使用insertOne和insertMany沫勿，分別用來插入一條和多條文檔(document)：

向student集合插入單條文檔(document)，執(zhí)行以下語句：

db.student.insertOne({"name": "bigsai","age":"22"})

在

插入多條文檔(document)味混，執(zhí)行以下語句：

db.student.insertMany([{"name": "bigsai2","age":"22"},{"name": "bigsai3","age":"22"}])

在

打開student集合产雹，會發(fā)現(xiàn)上面的文檔(document)被成功插入了。

在

3.2 MongoDB查詢

查詢操作完成從集合中查詢文檔翁锡，MongoDB提供了以下向集合插入文檔的方法：

db.collection.find()//查詢文檔蔓挖，在括號內(nèi)添加各種條件

你可以指定查詢過濾器或條件以標(biāo)識要返回的文檔。當(dāng)然MongoDB也支持各種條件查詢馆衔，使用也非常簡單瘟判，具體還需要查看官方文檔(https://docs.mongodb.com/manual/tutorial/query-documents/)，這里以查詢student集合中數(shù)據(jù)字段age為22的文檔為例角溃，展示一下：

//db.student.find()//查詢所有類似select * from student
db.student.find({"age":"22"})

可以看到查詢結(jié)果如下拷获，所有數(shù)據(jù)字段age為22的文檔都被查詢了出來。

在

3.3 MongoDB更新

更新操作完成從集合中更新(修改)文檔开镣，MongoDB提供了以下更新集合文檔的方法：

db.collection.updateOne() //3.2版中的新功能 更新一條文檔記錄
db.collection.updateMany() //3.2版中的新功能 更新多條文檔記錄
db.collection.replaceOne() //3.2版中的新功能 替換集合中的一個文檔

在MongoDB中刀诬，更新操作只針對單個集合(db.collection中對應(yīng)的collection)。MongoDB中的所有寫操作(包括更新)都是單個文檔級別的原子操作邪财，你可以指定更新標(biāo)準(zhǔn)或過濾器(更新的條件)陕壹，以標(biāo)識要更新的文檔。這些過濾器與查詢使用的過濾器用法一致树埠。當(dāng)然MongoDB有update()方法但是已經(jīng)被棄用糠馆。

我們將student集合中所有數(shù)據(jù)字段age為22的文檔更新其數(shù)據(jù)字段name的值為bigsai22：

db.student.updateOne(
     {"age":"22"},//條件
     {$set:{"name":"bigsai2"}}//修改的值
 )

其中{"age":"22"}為查詢的條件即找到第一條數(shù)據(jù)字段age為22的文檔，而{$set:{}}則用來修改文檔對應(yīng)數(shù)據(jù)字段的值怎憋。updateOne()執(zhí)行成功只會更新第一條匹配的文檔又碌。

在

此時，你如果想將數(shù)據(jù)字段name為bigsai2的兩條文檔的數(shù)據(jù)字段age改成18绊袋，那么執(zhí)行以下語句：

db.student.updateMany(
     {"name":"bigsai2"},
     {$set:{"age":"18"}}
 )

刷新結(jié)果會發(fā)現(xiàn)文檔已經(jīng)成功被更新毕匀，這種語句在sql中就類似update student set age=18 where name=bigsai2

在

3.4 MongoDB刪除

刪除操作完成從集合中刪除文檔，MongoDB提供了以下刪除集合文檔的方法：

db.collection.deleteOne() //3.2版中的新功能 刪除一條記錄
db.collection.deleteMany() //3.2版中的新功能 刪除多條記錄

在MongoDB中癌别，刪除操作只針對單個集合(db.collection中對應(yīng)的collection)皂岔。MongoDB中的所有寫操作(包括刪除)都是單個文檔級別的原子操作，你可以指定標(biāo)準(zhǔn)或過濾器展姐，以標(biāo)識要刪除的文檔躁垛。這些過濾器與查詢剖毯、更新使用的過濾器用法一致。

這里delete和update操作的條件有點類似教馆，如果使用deleteOne()語句會刪除第一個匹配的文檔逊谋，而使用deleteMany()會刪除所有滿足條件的文檔。如果我們刪除所有數(shù)據(jù)字段name為bigsai2的文檔可以這么操作：

db.student.deleteMany(
     {"name":"bigsai2"}//條件
 )

可以發(fā)現(xiàn)文檔被成功刪除：

在

課程總結(jié)

到這里MongoDB的介紹已經(jīng)結(jié)束了土铺，我想優(yōu)秀的你肯定已經(jīng)能夠知道MongoDB的來龍去脈了胶滋。

回顧本篇的內(nèi)容，首先舒憾，從宏觀上介紹了MongoDB這個非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的特點以及場景镀钓；然后介紹了MongoDB的安裝流程以及學(xué)習(xí)了MongoDB的表結(jié)構(gòu)，從而使你對MongoDB的規(guī)則有個更細(xì)致地認(rèn)識镀迂；最后，教你如何使用語句實現(xiàn)MongoDB的增刪改查唤蔗，讓你能夠初步操作MongoDB探遵。

當(dāng)然，本篇只是帶你入門MongoDB妓柜，講了一些比較基礎(chǔ)的內(nèi)容箱季，如果需要深入學(xué)習(xí)使用MongoDB，還需要多從官網(wǎng)文檔以及其他學(xué)習(xí)資源中更深入地了解棍掐！

MongoDB是當(dāng)前非常熱門的一種基于文檔的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫藏雏，它的應(yīng)用也正變得越來越多。望你在了解MongoDB之后能夠在編程語言中盡快實戰(zhàn)使用MongoDB作煌，把MongoDB真正用到項目中掘殴！

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