《MongoDB 权威指南》笔记
《MongoDB 权威指南》笔记
第 1 章 MongoDB 简介
MongoDB 简介
MongoDB 是一个分布式文档数据库，由 C++ 语言编写。
面向文档
面向文档的数据库使用更灵活的“文档”模型取代了“行”的概念。通过嵌入文档和数组，面向文档的方式可以仅用一条记录来表示复杂的层次关系。
MongoDB 中也没有预定义模式（predefined schema）：文档键值的类型和大小不是固定的。由于没有固定的模式，因此按需添加或删除字段变得更容易。
综上，MongoDB 支持结构化、半结构化数据模型，可以动态响应结构变化。
功能丰富
MongoDB 提供了丰富的功能：
- 索引 - MongoDB 支持通用的二级索引，并提供唯一索引、复合索引、地理空间索引及全文索引功能。此外，它还支持在不同层次结构（如嵌套文档和数组）上建立二级索引。
- 聚合 - MongoDB 提供了一种基于数据处理管道的聚合框架。
- 特殊的集合和索引类型 - MongoDB 支持有限生命周期（TTL）集合，适用于保存将在特定时间过期的数据，比如会话和固定大小的集合，以及用于保存最近的数据（日志）。MongoDB 还支持部分索引，可以仅对符合某个条件的文档创建索引，以提高效率并减少所需的存储空间。
- 文件存储 - 针对大文件及文件元数据的存储，MongoDB 使用了一种非常易用的协议。
- ...
分布式
MongoDB 作为分布式存储，自然也具备了分布式的一般特性：
- 通过副本机制提供高可用
- 通过分片提供扩容能力
第 2 章 入门指南
文档是 MongoDB 中的基本数据单元，可以粗略地认为其相当于关系数据库管理系统中的行（但表达力要强得多）。
类似地，集合可以被看作具有动态模式的表。
一个 MongoDB 实例可以拥有多个独立的数据库，每个数据库都拥有自己的集合。
每个文档都有一个特殊的键 "_id"，其在所属的集合中是唯一的。
MongoDB 自带了一个简单但功能强大的工具：mongo shell。mongo shell 对管理 MongoDB 实例和使用 MongoDB 的查询语言操作数据提供了内置的支持。它也是一个功能齐全的 JavaScript 解释器，用户可以根据需求创建或加载自己的脚本。
文档
文档是一组有序键值的集合。
文档中的值不仅仅是“二进制大对象”，它们可以是几种不同的数据类型之一（甚至可以是一个完整的嵌入文档）。
文档中的键是字符串类型。除了少数例外的情况，可以使用任意 UTF-8 字符作为键。
键中不能含有 \0（空字符）。这个字符用于表示一个键的结束。
. 和 $ 是特殊字符，只能在某些特定情况下使用。
MongoDB 会区分类型和大小写。
下面这两个文档是不同的：
{"count" : 5}
{"count" : "5"}
下面这两个文档也不同：
{"count" : 5}
{"Count" : 5}
需要注意，MongoDB 中的文档不能包含重复的键。例如，下面这个文档是不合法的。
{"greeting" : "Hello, world!", "greeting" : "Hello, MongoDB!"}
集合
集合就是一组文档。如果将文档比作关系数据库中的行，那么一个集合就相当于一张表。
集合具有动态模式的特性。这意味着一个集合中的文档可以具有任意数量的不同“形状”。例如，以下两个文档可以存储在同一个集合中：
{"greeting" : "Hello, world!", "views": 3}
{"signoff": "Good night, and good luck"}
集合由其名称进行标识。集合名称可以是任意 UTF-8 字符串，但有以下限制。
- 集合名称不能是空字符串（""）。
- 集合名称不能含有
\0（空字符），因为这个字符用于表示一个集合名称的结束。 - 集合名称不能以
system.开头，该前缀是为内部集合保留的。例如，system.users集合中保存着数据库的用户，system.namespaces集合中保存着有关数据库所有集合的信息。 - 用户创建的集合名称中不应包含保留字符
$。许多驱动程序确实支持在集合名称中使用$，这是因为某些由系统生成的集合会包含它，但除非你要访问的是这些集合之一，否则不应在名称中使用$字符。
使用 . 字符分隔不同命名空间的子集合是一种组织集合的惯例。例如，有一个具有博客功能的应用程序，可能包含名为 blog.posts 和名为 blog.authors 的集合。这只是一种组织管理的方式，blog 集合（它甚至不必存在）与其“子集合”之间没有任何关系。
数据库
MongoDB 使用集合对文档进行分组，使用数据库对集合进行分组。一个 MongoDB 实例可以承载多个数据库，每个数据库有零个或多个集合。
数据库按照名称进行标识的。数据库名称可以是任意 UTF-8 字符串，但有以下限制：
- 数据库名称不能是空字符串（""）。
- 数据库名称不能包含
/、\、.、"、*、<、>、:、|、?、$、单一的空格以及\0（空字符），基本上只能使用 ASCII 字母和数字。 - 数据库名称区分大小写。
- 数据库名称的长度限制为 64 字节。
MongoDB 使用 WiredTiger 存储引擎之前，数据库名称会对应文件系统中的文件名。尽管现在已经不这样处理了，但之前的许多限制遗留了下来。
此外，还有一些数据库名称是保留的。这些数据库可以被访问，但它们具有特殊的语义。具体如下。
- admin：
admin数据库会在身份验证和授权时被使用。此外，某些管理操作需要访问此数据库。 - local：在副本集中，
local用于存储复制过程中所使用的数据，而local数据库本身不会被复制。 - config：MongoDB 的分片集群会使用 config 数据库存储关于每个分片的信息。通过将数据库名称与该库中的集合名称连接起来，可以获得一个完全限定的集合名称，称为命名空间
启动 MongoDB
启动 MongoDB 的方式：
- Unix 系统 - 执行 mongod
- Windows 系统 - 执行 mongod.exe
如果没有指定参数，则 mongod 会使用默认的数据目录 /data/db/。如果数据目录不存在或不可写，那么服务器端将无法启动。因此在启动 MongoDB 之前，创建数据目录（如 mkdir -p /data/db/）并确保对该目录有写权限非常重要。
默认情况下，MongoDB 会监听 27017 端口上的套接字连接。如果端口不可用，那么服务器将无法启动。
MongoDB Shell
MongoDB 内置了 MongoDB Shell 工具来提供命令行交互工具。
要启动 shell，可以执行 mongo 文件。
【示例】MongoDB Shell 基本操作
# 查看有哪些数据库
> show dbs
admin 0.000GB
config 0.000GB
fc_open_core 0.000GB
local 0.000GB
spring-tutorial 0.000GB
test 0.919GB
# 切换到 test 数据库
> use test
switched to db test
# 插入文档
> db.user.insertOne({ name: "dunwu", sex: 'man' })
{
"acknowledged" : true,
"insertedId" : ObjectId("670a281a2647017bf5f42962")
}
# 查询文档
}
> db.user.find()
{ "_id" : ObjectId("670a281a2647017bf5f42962"), "name" : "dunwu", "sex" : "man" }
# 更新文档
> db.user.updateOne({ name: "dunwu" }, { $set: { age: 30 } })
{ "acknowledged" : true, "matchedCount" : 1, "modifiedCount" : 1 }
# 删除文档
> db.user.deleteOne({ name: "dunwu" })
{ "acknowledged" : true, "deletedCount" : 1 }
# 退出 MongoDB Shell
> quit()
数据类型
MongoDB 中的文档可以被认为是“类似于 JSON”的形式。
MongoDB 基本数据类型如下：
null - null 类型用于表示空值或不存在的字段。
{"x" : null}
布尔类型 - 布尔类型的值可以为 true 或者 false。
{"x" : true}
数值类型 - shell 默认使用 64 位的浮点数来表示数值类型。因此，下面的数值在 shell 中看起来是“正常”的：
{"x" : 3.14}
{"x" : 3}
对于整数，可以使用 NumberInt 或 NumberLong 类，它们分别表示 4 字节和 8 字节的有符号整数。
{"x" : NumberInt("3")}
{"x" : NumberLong("3")}
字符串类型 - 任何 UTF-8 字符串都可以使用字符串类型来表示。
{"x" : "foobar"}
日期类型 - MongoDB 会将日期存储为 64 位整数，表示自 Unix 纪元（1970 年 1 月 1 日）以来的毫秒数，不包含时区信息。
{"x" : new Date()}
正则表达式 - 查询时可以使用正则表达式，语法与 JavaScript 的正则表达式语法相同。
{"x" : /foobar/i}
数组类型 - 集合或者列表可以表示为数组。
{"x" : ["a", "b", "c"]}
内嵌文档 - 文档可以嵌套其他文档，此时被嵌套的文档就成了父文档的值。
{"x" : {"foo" : "bar"}}
Object ID - Object ID 是一个 12 字节的 ID，是文档的唯一标识。MongoDB 中存储的每个文档都必须有一个 "_id" 键。"_id" 的值可以是任何类型，但其默认为 ObjectId。在单个集合中，每个文档的 "_id" 值都必须是唯一的，以确保集合中的每个文档都可以被唯一标识。
{"x" : ObjectId()}
ObjectId 占用了 12 字节的存储空间，可以用 24 个十六进制数字组成的字符串来表示。
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11
时间戳 | 随机值 | 计数器（起始值随机）
ObjectId 的前 4 字节是从 Unix 纪元开始以秒为单位的时间戳。这提供了一些有用的属性。时间戳与接下来的 5 字节（稍后会介绍）组合在一起，在秒级别的粒度上提供了唯一性。
二进制数据 - 二进制数据是任意字节的字符串，不能通过 shell 操作。如果要将非 UTF-8 字符串存入数据库，那么使用二进制数据是唯一的方法。
代码 - MongoDB 还可以在查询和文档中存储任意的 JavaScript 代码：
{"x" : function() { /* ... */ }}
最后，还有一些类型主要在内部使用（或被其他类型取代）。这些将根据需要在文中特别说明
使用 MongoDB shell（略）
第 3 章 创建、更新和删除文档
插入文档
insertOne
insertOne 方法用于插入单条文档。
insertOne 方法语法如下：
db.collection.insertOne(document, options)
- document - 要插入的单个文档。
- options（可选） - 一个可选参数对象，可以包含
writeConcern和bypassDocumentValidation等。
【示例】向 movies 集合中插入一条文档
> db.movies.insertOne({"title" : "Stand by Me"})
insertMany
insertMany 方法用于批量插入文档。
insertMany 方法语法如下：
db.collection.insertMany(documents, options)
- documents - 要插入的文档数组。
- options（可选） - 一个可选参数对象，可以包含
ordered、writeConcern和bypassDocumentValidation等。
> db.movies.insertMany([{"title" : "Ghostbusters"},{"title" : "E.T."},{"title" : "Blade Runner"}]);
在当前版本中，MongoDB 能够接受的最大消息长度是 48MB，因此在单次批量插入中能够插入的文档是有限制的。如果尝试插入超过 48MB 的数据，则多数驱动程序会将这个批量插入请求拆分为多个 48MB 的批量插入请求。
MongoDB 会对要插入的数据进行最基本的检查：检查文档的基本结构，如果不存在 "_id" 字段，则自动添加一个。
删除文档
deleteOne
deleteOne 方法用于删除单条文档
> db.movies.find()
{ "_id" : ObjectId("670a31a206fe06538fb4d138"), "title" : "Stand by Me" }
{ "_id" : ObjectId("670a31ab06fe06538fb4d139"), "title" : "Ghostbusters" }
{ "_id" : ObjectId("670a31ab06fe06538fb4d13a"), "title" : "E.T." }
{ "_id" : ObjectId("670a31ab06fe06538fb4d13b"), "title" : "Blade Runner" }
> db.movies.deleteOne({"_id" : ObjectId("670a31a206fe06538fb4d138")})
{ "acknowledged" : true, "deletedCount" : 1 }
> db.movies.find()
{ "_id" : ObjectId("670a31ab06fe06538fb4d139"), "title" : "Ghostbusters" }
{ "_id" : ObjectId("670a31ab06fe06538fb4d13a"), "title" : "E.T." }
{ "_id" : ObjectId("670a31ab06fe06538fb4d13b"), "title" : "Blade Runner" }
deleteMany
deleteMany 方法用于删除满足筛选条件的所有文档
> db.movies.find()
{ "_id" : 0, "title" : "Top Gun", "year" : 1986 }
{ "_id" : 1, "title" : "Back to the Future", "year" : 1985 }
{ "_id" : 3, "title" : "Sixteen Candles", "year" : 1984 }
{ "_id" : 4, "title" : "The Terminator", "year" : 1984 }
{ "_id" : 5, "title" : "Scarface", "year" : 1983 }
> db.movies.deleteMany({"year" : 1984}){ "acknowledged" : true, "deletedCount" : 2 }
> db.movies.find()
{ "_id" : 0, "title" : "Top Gun", "year" : 1986 }
{ "_id" : 1, "title" : "Back to the Future", "year" : 1985 }
{ "_id" : 5, "title" : "Scarface", "year" : 1983 }
可以使用 deleteMany 来删除集合中的所有文档
> db.movies.find()
{ "_id" : 0, "titl
e" : "Top Gun", "year" : 1986 }{ "_id" : 1, "titl
e" : "Back to the Future", "year" : 1985 }{ "_id" : 3, "titl
e" : "Sixteen Candles", "year" : 1984 }{ "_id" : 4, "titl
e" : "The Terminator", "year" : 1984 }{ "_id" : 5, "titl
e" : "Scarface", "year" : 1983 }
> db.movies.deleteMany({})
{ "acknowledged" :true, "deletedCount" : 5 }
> db.movies.find()
更新文档
replaceOne
replaceOne 方法用于将新文档完全替换匹配的文档。
db.collection.replaceOne(filter, replacement, options)
- filter - 用于查找文档的查询条件。
- replacement - 新的文档，将替换旧的文档。
- options - 可选参数对象，如
upsert等。
【示例】replaceOne 示例
db.collection.replaceOne(
{ name: "Tom" }, // 过滤条件
{ name: "Tom", age: 18 } // 新文档
);
updateOne
updateOne 方法用于更新单条文档。
updateOne 方法语法如下：
db.collection.updateOne(filter, update, options)
- filter - 用于查找文档的查询条件。
- update - 指定更新操作的文档或更新操作符。
- options - 可选参数对象，如
upsert、arrayFilters等。
【示例】updateOne 示例
db.collection.updateOne(
{ name: "Tom" }, // 过滤条件
{ $set: { age: 19 } }, // 更新操作
{ upsert: false } // 可选参数
);
updateMany
updateMany 方法用于批量更新文档。