数据库——MongoDB

MongoDB简介

MongoDB 是一个基于分布式文件存储的NoSQL数据库
由C++语言编写，运行稳定，性能高
旨在为 WEB 应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案

特点

模式自由 :可以把不同结构的文档存储在同一个数据库里
面向集合的存储：适合存储 JSON风格文件的形式
完整的索引支持：对任何属性可索引
复制和高可用性：支持服务器之间的数据复制，支持主-从模式及服务器之间的相互复制。复制的主要目的是提供冗余及自动故障转移
自动分片：支持云级别的伸缩性：自动分片功能支持水平的数据库集群，可动态添加额外的机器
丰富的查询：支持丰富的查询表达方式，查询指令使用JSON形式的标记，可轻易查询文档中的内嵌的对象及数组
快速就地更新：查询优化器会分析查询表达式，并生成一个高效的查询计划
高效的传统存储方式：支持二进制数据及大型对象（如照片或图片）

名词

三元素：数据库，集合，文档
- 集合就是关系数据库中的表
- 文档对应着关系数据库中的行
文档，就是一个对象，由键值对构成，是json的扩展Bson形式

{'name':'guojing','gender':'男'}

集合：类似于关系数据库中的表，储存多个文档，结构不固定，如可以存储如下文档在一个集合中

{'name':'guojing','gender':'男'}
{'name':'huangrong','age':18}
{'book':'shuihuzhuan','heros':'108'}

数据库：是一个集合的物理容器，一个数据库中可以包含多个文档
一个服务器通常有多个数据库

安装

到官网，选择合适的版本下载
解压

tar -zxvf mongodb-linux-x86_64-ubuntu1604-3.4.0.tgz

sudo mv -r mongodb-linux-x86_64-ubuntu1604-3.4.0/ /usr/local/mongodb

将可执行文件添加到PATH路径中

export PATH=/usr/local/mongodb/bin:$PATH

管理

配置文件在/etc/mongod.conf
默认端口27017
启动

sudo service mongod start

停止

sudo service mongod stop

使用终端连接
这个shell就是mongodb的客户端，同时也是一个js的编译器

mongo

命令

db查看当前数据库名称
db.stats()查看当前数据库信息

终端退出连接

exit
或ctrl+c

数据类型

Object ID：文档ID
String：字符串，最常用，必须是有效的UTF-8
Boolean：存储一个布尔值，true或false
Integer：整数可以是32位或64位，这取决于服务器
Double：存储浮点值
Arrays：数组或列表，多个值存储到一个键
Object：用于嵌入式的文档，即一个值为一个文档
Null：存储Null值
Timestamp：时间戳
Date：存储当前日期或时间的UNIX时间格式

object id

每个文档都有一个属性，为_id，保证每个文档的唯一性
可以自己去设置_id插入文档
如果没有提供，那么MongoDB为每个文档提供了一个独特的_id，类型为objectID
objectID是一个12字节的十六进制数
- 前4个字节为当前时间戳
- 接下来3个字节的机器ID
- 接下来的2个字节中MongoDB的服务进程id
- 最后3个字节是简单的增量值

MongoDB操作

1、数据库操作

查看当前数据库名称

db

列出所有在物理上存在的数据库

show dbs

切换数据库，如果数据库不存在，则指向数据库，但不创建，直到插入数据或创建集合时数据库才被创建

use 数据库名称

注：默认的数据库为test，如果你没有创建新的数据库，集合将存放在test数据库中

删除当前指向的数据库，如果数据库不存在，则什么也不做

db.dropDatabase()

2、集合操作

创建集合：

db.createCollection(name, options)

name是要创建的集合的名称
options是一个文档，用于指定集合的配置
选项参数是可选的，所以只需要到指定的集合名称。

例1：不限制集合大小

db.createCollection("stu")

例2：限制集合大小，后面学会插入语句后可以查看效果

参数capped：默认值为false表示不设置上限，值为true表示设置上限
参数size：当capped值为true时，需要指定此参数，表示上限大小，当文档达到上限时，会将之前的数据覆盖，单位为字节

db.createCollection("sub", { capped : true, size : 10 } )

查看当前数据库的所有集合：

show collections

删除集合：

db.集合名称.drop()

3、数据操作

增

db.集合名称.insert(document)

注：插入文档时，如果不指定_id参数，MongoDB会为文档分配一个唯一的ObjectId

例1

db.stu.insert({name:'gj',gender:1})

例2

s1={_id:'20160101',name:'hr'}
s1.gender=0
db.stu.insert(s1)

删

db.集合名称.remove(<query>,{justOne: <boolean>})

参数query:可选，删除的文档的条件
参数justOne:可选，如果设为true或1，则只删除一条，默认false，表示删除多条

例3：只删除匹配到的第一条

db.stu.remove({gender:0},{justOne:true})

例4：全部删除

db.stu.remove({})

改

db.集合名称.update(<query>,<update>,{multi: <boolean>})

参数query:查询条件，类似sql语句update中where部分
参数update:更新操作符，类似sql语句update中set部分
参数multi:可选，默认是false，表示只更新找到的第一条记录，值为true表示把满足条件的文档全部更新

例5：全文档更新

db.stu.update({name:'hr'},{name:'mnc'})

例6：指定属性更新，通过操作符$set

db.stu.insert({name:'hr',gender:0})
db.stu.update({name:'hr'},{$set:{name:'hys'}})

例7：修改多条匹配到的数据

db.stu.update({},{$set:{gender:0}},{multi:true})

4、查

基本查询

方法find()：查询

db.集合名称.find({条件文档})

方法findOne()：查询，只返回第一个

db.集合名称.findOne({条件文档})

方法pretty()：将结果格式化

db.集合名称.find({条件文档}).pretty()

比较运算符

等于，默认是等于判断，没有运算符
小于$lt
小于或等于$lte
大于$gt
大于或等于$gte
不等于$ne

例1：查询名称等于'gj'的学生

db.stu.find({name:'gj'})

例2：查询年龄大于或等于18的学生

db.stu.find({age:{$gte:18}})

逻辑运算符

查询时可以有多个条件，多个条件之间需要通过逻辑运算符连接
逻辑与：默认是逻辑与的关系

例3：查询年龄大于或等于18，并且性别为1的学生

db.stu.find({age:{$gte:18},gender:1})

例4：查询年龄大于18，或性别为0的学生（逻辑或：使用$or）

db.stu.find({$or:[{age:{$gt:18}},{gender:1}]})

例5：查询年龄大于18或性别为0的学生，并且学生的姓名为gj

db.stu.find({$or:[{age:{$gte:18}},{gender:1}],name:'gj'})

范围运算符

使用"$in"，"$nin" 判断是否在某个范围内

例6：查询年龄为18、28的学生

db.stu.find({age:{$in:[18,28]}})

支持正则表达式

使用//或$regex编写正则表达式

例7：查询姓黄的学生

db.stu.find({name:/^黄/})
db.stu.find({name:{$regex:'^黄'}}})

自定义查询

使用$where后面写一个函数，返回满足条件的数据

例7：查询年龄大于30的学生

db.stu.find({$where:function(){return this.age>20}})

5、Limit与Skip

limit()方法：用于读取指定数量的文档

db.集合名称.find().limit(NUMBER)

参数NUMBER表示要获取文档的条数
如果没有指定参数则显示集合中的所有文档

例1：查询2条学生信息

db.stu.find().limit(2)

skip()方法：用于跳过指定数量的文档

db.集合名称.find().skip(NUMBER)

参数NUMBER表示跳过的记录条数，默认值为0

例2：查询从第3条开始的学生信息

db.stu.find().skip(2)

方法limit()和skip()可以一起使用，不分先后顺序

for(i=0;i<15;i++){db.t1.insert({_id:i})}

查询第5至8条数据

db.stu.find().limit(4).skip(5)
或
db.stu.find().skip(5).limit(4)

6、投影

在查询到的返回结果中，只选择必要的字段，而不是选择一个文档的整个字段，参数为字段与值，值为1表示显示，值为0不显示。

如：一个文档有5个字段，需要显示只有3个，投影其中3个字段即可

db.集合名称.find({},{字段名称:1,...})

特殊：对于_id列默认是显示的，如果不显示需要明确设置为0

例1

db.stu.find({},{name:1,gender:1})

例2

db.stu.find({},{_id:0,name:1,gender:1})

7、排序

方法sort()，用于对结果集进行排序

db.集合名称.find().sort({字段:1,...})

参数1为升序排列
参数-1为降序排列

例1：根据性别降序，再根据年龄升序

db.stu.find().sort({gender:-1,age:1})

8、统计个数

方法count()用于统计结果集中文档条数

db.集合名称.find({条件}).count()

也可以直接统计集合中的文档数量

db.集合名称.count({条件})

例1：统计男生人数

db.stu.find({gender:1}).count()

例2：统计年龄大于20的男生人数

db.stu.count({age:{$gt:20},gender:1})

9、消除重复

方法distinct()对数据进行去重，返回一个列表（列表中是去重字段的字段值）

db.集合名称.distinct('去重字段',{条件})

例1:查找年龄大于18的性别（去重）

db.stu.distinct('gender',{age:{$gt:18}})

10、聚合运算

聚合(aggregate)主要用于计算数据，类似sql中的sum()、avg()

db.集合名称.aggregate([{管道:{表达式}}])

$group

将集合中的文档分组，可用于统计结果
_id表示分组的依据，使用某个字段的格式为'$字段'

例1：统计男生、女生的总人数

db.stu.aggregate([
    {$group:
        {
            _id:'$gender',
            counter:{$sum:1}
        }
    }
])

输出结果：

{ "_id" : "nan", "conter" : 1 }
{ "_id" : "nv", "conter" : 2 }

例2：求学生总人数、平均年龄

db.stu.aggregate([
    {$group:
        {
            _id:null,
            counter:{$sum:1},　　
            avgAge:{$avg:'$age'}
        }
    }
])

输出结果：{ "_id" : null, "counter" : 3, "avgAge" : 75.33333333333333 }

例3：统计学生性别及学生姓名

db.stu.aggregate([
    {$group:
        {
            _id:'$gender',
            name:{$push:'$name'}
        }
    }
])

输出结果：

{ "_id" : "nan", "name" : [ "xin" ] }
{ "_id" : "nv", "name" : [ "x5456", "x5456" ] }

使用$$ROOT可以将文档内容加入到结果集的数组中，代码如下

db.stu.aggregate([
    {$group:
        {
            _id:'$gender',
            name:{$push:'$$ROOT'}
        }
    }
])

输出结果

{ "_id" : "nan", "name" : [ { "_id" : ObjectId("5a6d17e518ef2510737cca81"), "name" : "xin", "age" : 19 } ] }
{ "_id" : "nv", "name" : [ { "_id" : ObjectId("5a6c2bdc92572f0e72c8a981"), "name" : "x5456", "age" : 18 }, { "_id" : ObjectId("5a6c2bdf92572f0e72c8a982"), "name" : "x5456", "age" : 189 } ] }

$match

用于过滤数据，只输出符合条件的文档
使用MongoDB的标准查询操作
和find方法一样，只不过支持统计

例1：查询年龄大于20的学生

db.stu.aggregate([
    {$match:{age:{$gt:20}}}
])

例2：查询年龄大于20的男生、女生人数

db.stu.aggregate([
    {$match:{age:{$gt:20}}},
    {$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}}
])

$project

将字段中的一部分，显示出来（和find方法的投影一样，只不过能进行聚合运算）

例1：查询学生的姓名、年龄

db.stu.aggregate([
    {$project:{_id:0,name:1,age:1}}
])

例2：查询男生、女生人数，输出人数

db.stu.aggregate([
    {$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}},
    {$project:{_id:0,counter:1}}
])

$sort

将输入文档排序后输出

例1：查询学生信息，按年龄升序

db.stu.aggregate([{$sort:{age:1}}])

例2：查询男生、女生人数，按人数降序排序

db.stu.aggregate([
    {$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}},
    {$sort:{counter:-1}}
])

$limit

限制聚合管道返回的文档数例1：查询2条学生信息

db.stu.aggregate([{$limit:2}])

$skip

跳过指定数量的文档，并返回余下的文档

例2：查询从第3条开始的学生信息

db.stu.aggregate([{$skip:2}])

例3：统计男生、女生人数，按人数升序，取第二条数据

db.stu.aggregate([
    {$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}},
    {$sort:{counter:1}},
    {$skip:1},
    {$limit:1}
])

注意：先写skip，再写limit

$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
与其他聚合一起使用：将聚合的数据反拆分回去

语法1

对某字段值进行拆分

db.集合名称.aggregate([{$unwind:'$字段名称'}])

示例：

构造数据：插入一个数组

db.t2.insert({_id:1,item:'t-shirt',size:['S','M','L']})

查询：将数组中的数据拆分

db.t2.aggregate([{$unwind:'$size'}])

结果：

{ "_id" : 1, "item" : "t-shirt", "size" : "S" }
{ "_id" : 1, "item" : "t-shirt", "size" : "M" }
{ "_id" : 1, "item" : "t-shirt", "size" : "L" }

语法2

对某字段值进行拆分
处理空数组、非数组、无字段、null情况

db.inventory.aggregate([{
    $unwind:{
        path:'$字段名称',
        preserveNullAndEmptyArrays:<boolean>　　# 防止数据丢失（True不会丢失，False会丢失）
    }
}])

示例：

构造数据：插入多种不同的文档

db.t3.insert([
{ "_id" : 1, "item" : "a", "size": [ "S", "M", "L"] },
{ "_id" : 2, "item" : "b", "size" : [ ] },
{ "_id" : 3, "item" : "c", "size": "M" },
{ "_id" : 4, "item" : "d" },
{ "_id" : 5, "item" : "e", "size" : null }
])

使用语法1查询

db.t3.aggregate([{$unwind:'$size'}])

结果：

{ "_id" : 1, "item" : "a", "size" : "S" }
{ "_id" : 1, "item" : "a", "size" : "M" }
{ "_id" : 1, "item" : "a", "size" : "L" }
{ "_id" : 3, "item" : "c", "size" : "M" }

查看查询结果，发现对于空数组、无字段、null的文档，都被丢弃了

使用语法2查询（数据不会丢失）

db.t3.aggregate([{$unwind:{path:'$sizes',preserveNullAndEmptyArrays:true}}])

结果：

{ "_id" : 1, "item" : "a", "size" : [ "S", "M", "L" ] }
{ "_id" : 2, "item" : "b", "size" : [ ] }
{ "_id" : 3, "item" : "c", "size" : "M" }
{ "_id" : 4, "item" : "d" }
{ "_id" : 5, "item" : "e", "size" : null }

11、索引

索引的作用就是加快查询速度

a.唯一索引

实现唯一约束功能

db.t1.ensureIndex({"name":1},{"unique":true})　　# 为集合t1的name字段建立唯一索引

b.联合索引

对多个属性建立一个索引，按照find()出现的顺序

db.t1.ensureIndex({"name":1,"age":1})　　# 为集合t1的name字段和age字段建立索引

c.查看文档的所有索引

db.t1.getIndexes()

d.删除索引

db.t1.dropIndexes("索引字段名")

12、安全性

为了更安全的访问mongodb，需要访问者提供用户名和密码，于是需要在mongodb中创建用户

采用了角色-用户-数据库的安全管理方式

常用系统角色如下：

root：只在admin数据库中可用，超级账号，超级权限
Read：允许用户读取指定数据库
readWrite：允许用户读写指定数据库

创建admin用户

步骤：

1）创建超级管理用户

use admin
db.createUser({
    user:'admin',
    pwd:'123',
    roles:[{role:'root',db:'admin'}]
})

2）修改配置文件

sudo vi /etc/mongod.conf

将security:取消注释，并在它下面添加这一段话（keys and values之间一定要加空格）
  authorization: enabled

3）重启服务

sudo service mongod stop
sudo service mongod start
或
sudo service mongod restart

4）使用终端连接

 mongo -u 'admin' -p '123' --authenticationDatabase 'admin'　　# 基于那个表进行的验证

创建普通用户

使用超级管理员登录，然后进入用户管理操作

1）查看当前数据库的用户

use test1
show users

2）创建普通用户

db.createUser({
    user:'t1',
    pwd:'123',
    roles:[{role:'readWrite',db:'test1'}]　　# 权限+可使用的数据库名
})

3）终端连接

mongo -u t1 -p 123 --authenticationDatabase test1　　# 基于test1数据库进行的验证

4）修改用户

可以修改pwd、roles属性

db.updateUser('t1',{pwd:'456'})

13、复制

作用：

数据备份
无宕机切换