MongoDB 的 CRUD 操作

一、基本 CRUD 操作

MongoDB 的 CRUD 操作是针对 document 的读写操作。

Create 操作

MongoDB 提供以下操作向一个 collection 插入 document

• db.collection.insertOne()：插入一条 document
• db.collection.insertMany()：插入多条 document

注：以上操作都是原子操作。

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插入操作的特性：

• MongoDB 中的所有写操作都是单个文档级别的原子操作。
• 如果要插入的 collection 当前不存在，则插入操作会自动创建 collection。
• 在 MongoDB 中，存储在集合中的每个文档都需要一个唯一的 _id 字段作为主键。如果插入的文档省略 _id 字段，则 MongoDB 驱动程序会自动为 _id 字段生成 ObjectId。
• 可以 MongoDB 写入操作的确认级别来控制写入行为。

【示例】插入一条 document 示例

db.inventory.insertOne({
  item: 'canvas',
  qty: 100,
  tags: ['cotton'],
  size: { h: 28, w: 35.5, uom: 'cm' }
})

【示例】插入多条 document 示例

db.inventory.insertMany([
  {
    item: 'journal',
    qty: 25,
    tags: ['blank', 'red'],
    size: { h: 14, w: 21, uom: 'cm' }
  },
  {
    item: 'mat',
    qty: 85,
    tags: ['gray'],
    size: { h: 27.9, w: 35.5, uom: 'cm' }
  },
  {
    item: 'mousepad',
    qty: 25,
    tags: ['gel', 'blue'],
    size: { h: 19, w: 22.85, uom: 'cm' }
  }
])

Read 操作

MongoDB 提供 db.collection.find() 方法来检索 document。

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Update 操作

MongoDB 提供以下操作来更新 collection 中的 document

• db.collection.updateOne()：更新一条 document
• db.collection.updateMany()：更新多条 document
• db.collection.replaceOne()：替换一条 document

语法格式：

• db.collection.updateOne(<filter>, <update>, <options>)
• db.collection.updateMany(<filter>, <update>, <options>)
• db.collection.replaceOne(<filter>, <update>, <options>)

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【示例】插入测试数据

db.inventory.insertMany([
  {
    item: 'canvas',
    qty: 100,
    size: { h: 28, w: 35.5, uom: 'cm' },
    status: 'A'
  },
  { item: 'journal', qty: 25, size: { h: 14, w: 21, uom: 'cm' }, status: 'A' },
  { item: 'mat', qty: 85, size: { h: 27.9, w: 35.5, uom: 'cm' }, status: 'A' },
  {
    item: 'mousepad',
    qty: 25,
    size: { h: 19, w: 22.85, uom: 'cm' },
    status: 'P'
  },
  {
    item: 'notebook',
    qty: 50,
    size: { h: 8.5, w: 11, uom: 'in' },
    status: 'P'
  },
  { item: 'paper', qty: 100, size: { h: 8.5, w: 11, uom: 'in' }, status: 'D' },
  {
    item: 'planner',
    qty: 75,
    size: { h: 22.85, w: 30, uom: 'cm' },
    status: 'D'
  },
  {
    item: 'postcard',
    qty: 45,
    size: { h: 10, w: 15.25, uom: 'cm' },
    status: 'A'
  },
  {
    item: 'sketchbook',
    qty: 80,
    size: { h: 14, w: 21, uom: 'cm' },
    status: 'A'
  },
  {
    item: 'sketch pad',
    qty: 95,
    size: { h: 22.85, w: 30.5, uom: 'cm' },
    status: 'A'
  }
])

【示例】更新一条 document

db.inventory.updateOne(
  { item: 'paper' },
  {
    $set: { 'size.uom': 'cm', status: 'P' },
    $currentDate: { lastModified: true }
  }
)

【示例】更新多条 document

db.inventory.updateMany(
  { qty: { $lt: 50 } },
  {
    $set: { 'size.uom': 'in', status: 'P' },
    $currentDate: { lastModified: true }
  }
)

【示例】替换一条 document

db.inventory.replaceOne(
  { item: 'paper' },
  {
    item: 'paper',
    instock: [
      { warehouse: 'A', qty: 60 },
      { warehouse: 'B', qty: 40 }
    ]
  }
)

更新操作的特性：

• MongoDB 中的所有写操作都是单个文档级别的原子操作。
• 一旦设置了，就无法更新或替换 _id 字段。
• 除以下情况外，MongoDB 会在执行写操作后保留文档字段的顺序：
  • _id 字段始终是文档中的第一个字段。
  • 包括重命名字段名称的更新可能导致文档中字段的重新排序。
• 如果更新操作中包含 upsert : true 并且没有 document 匹配过滤器，MongoDB 会新插入一个 document；如果有匹配的 document，MongoDB 会修改或替换这些 document。

Delete 操作

MongoDB 提供以下操作来删除 collection 中的 document

• db.collection.deleteOne()：删除一条 document
• db.collection.deleteMany()：删除多条 document

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删除操作的特性：

• MongoDB 中的所有写操作都是单个文档级别的原子操作。

二、批量写操作

MongoDB 通过 db.collection.bulkWrite() 方法来支持批量写操作（包括批量插入、更新、删除）。

此外，db.collection.insertMany() 方法支持批量插入操作。

有序和无序的操作

批量写操作可以有序或无序。

• 对于有序列表，MongoDB 串行执行操作。如果在写操作的处理过程中发生错误，MongoDB 将不处理列表中剩余的写操作。
• 对于无序列表，MongoDB 可以并行执行操作，但是不能保证此行为。如果在写操作的处理过程中发生错误，MongoDB 将继续处理列表中剩余的写操作。

在分片集合上执行操作的有序列表通常比执行无序列表要慢，因为对于有序列表，每个操作必须等待上一个操作完成。

默认情况下，bulkWrite() 执行有序操作。要指定无序写操作，请在选项文档中设置 ordered : false。

bulkWrite() 方法

bulkWrite() 支持以下写操作：

• insertOne
• updateOne
• updateMany
• replaceOne
• deleteOne
• deleteMany

【示例】批量写操作示例

try {
  db.characters.bulkWrite([
    {
      insertOne: {
        document: {
          _id: 4,
          char: 'Dithras',
          class: 'barbarian',
          lvl: 4
        }
      }
    },
    {
      insertOne: {
        document: {
          _id: 5,
          char: 'Taeln',
          class: 'fighter',
          lvl: 3
        }
      }
    },
    {
      updateOne: {
        filter: { char: 'Eldon' },
        update: { $set: { status: 'Critical Injury' } }
      }
    },
    { deleteOne: { filter: { char: 'Brisbane' } } },
    {
      replaceOne: {
        filter: { char: 'Meldane' },
        replacement: { char: 'Tanys', class: 'oracle', lvl: 4 }
      }
    }
  ])
} catch (e) {
  print(e)
}

批量写操作策略

大量的插入操作（包括初始数据插入或常规数据导入）可能会影响分片集群的性能。对于批量插入，请考虑以下策略：

预拆分 collection

如果分片集合为空，则该集合只有一个初始 chunk，该 chunk 位于单个分片上。然后，MongoDB 必须花一些时间来接收数据，创建拆分并将拆分的块分发到可用的分片。为了避免这种性能成本，您可以按照拆分群集中的拆分块中的说明预拆分 collection。

无序写操作

要提高对分片集群的写入性能，请使用 bulkWrite()，并将可选参数顺序设置为 false。mongos 可以尝试同时将写入操作发送到多个分片。对于空集合，首先按照分片群集中的分割 chunk 中的说明预拆分 collection。

避免单调节流

如果在一次插入操作中，分片 key 单调递增，那么所有的插入数据都会存入 collection 的最后一个 chunk，也就是存入一个分片中。因此，集群的插入容量将永远不会超过该单个分片的插入容量。

如果插入量大于单个分片可以处理的插入量，并且无法避免单调递增的分片键，那么请考虑对应用程序进行以下修改：

• 反转分片密钥的二进制位。这样可以保留信息，并避免将插入顺序与值序列的增加关联起来。
• 交换第一个和最后一个 16 位字以“随机”插入。

SQL 和 MongoDB 对比

术语和概念

SQL 术语和概念	MongoDB 术语和概念
database	database
table	collection
row	document 或 BSON
column	field
index	index
table joins	$lookup、嵌入式文档
primary key	primary key MongoDB 中自动设置主键为 _id 字段
aggregation (e.g. group by)	aggregation pipeline 参考 SQL to Aggregation Mapping Chart.
SELECT INTO NEW_TABLE	$out 参考 SQL to Aggregation Mapping Chart
MERGE INTO TABLE	$merge (MongoDB 4.2 开始支持) 参考 SQL to Aggregation Mapping Chart.
UNION ALL	$unionWith (MongoDB 4.4 开始支持)
transactions	transactions

参考资料

• 官方
  • MongoDB 官网
  • MongoDB Github
  • MongoDB 官方免费教程
• 教程
  • MongoDB 教程
  • MongoDB 高手课