文檔型數據庫MongoDB

一、MongoDB簡介

MongoDB 是一個跨平臺的,面向文檔的數據庫,是當前 NoSQL 數據庫產品中最熱門的一種。它介於關係數據庫和非關係數據庫之間,是非關係數據庫當中功能最豐富,最像關係數據庫的產品。它支持的數據結構非常鬆散,是類似 JSON 的 BSON 格式,因此可以存儲比較複雜的數據類型。 MongoDB 的官方網站地址是:http://www.mongodb.org/

MongoDB適合存儲哪些數據
什麼時候適合使用MongoDB?

  1. 數據量大
  2. 寫入操作頻繁
  3. 數據的價值較低

針對具有上邊特點的數據,我們更適合使用MongoDB來實現數據的存儲;

MongoDB特點
MongoDB 最大的特點是他支持的查詢語言非常強大,其語法有點類似於面向對象的查詢語言,幾乎可以實現類似關係數據庫單表查詢的絕大部分功能,而且還支持對數據建立索引。它是一個面向集合的、模式自由的文檔型數據庫。
具體特點總結如下:

  1. 面向集合存儲,易於存儲對象類型的數據
  2. 模式自由
  3. 支持動態查詢
  4. 支持完全索引,包含內部對象
  5. 支持複製和故障恢復
  6. 使用高效的二進制數據存儲,包括大型對象(如視頻等)
  7. 自動處理碎片,以支持雲計算層次的擴展性
  8. 支持 Python,PHP,Ruby,Java,C,C#,Javascript,Perl 及 C++語言的驅動程
    序,社區中也提供了對 Erlang 及.NET 等平臺的驅動程序
  9. 文件存儲格式爲 BSON(一種 JSON 的擴展)

MongoDB體系結構

MongoDB 的邏輯結構是一種層次結構。主要由:
文檔(document)、集合(collection)、數據庫(database)這三部分組成的。邏輯結構是面
向用戶的,用戶使用 MongoDB 開發應用程序使用的就是邏輯結構。
(1)MongoDB 的文檔(document),相當於關係數據庫中的一行記錄。
(2)多個文檔組成一個集合(collection),相當於關係數據庫的表。
(3)多個集合(collection),邏輯上組織在一起,就是數據庫(database)。
(4)一個 MongoDB 實例支持多個數據庫(database)。
文檔(document)、集合(collection)、數據庫(database)的層次結構如下圖:
在這裏插入圖片描述

下表是MongoDB與MySQL數據庫邏輯結構概念的對比

MongoDb 關係型數據庫Mysql
數據庫(databases) 數據庫(databases)
集合(collections) 表(table)
文檔(document) 行(row)

數據類型

  • null:用於表示空值或者不存在的字段,{“x”:null}
  • 布爾型:布爾類型有兩個值true和false,{“x”:true}
  • 數值:shell默認使用64位浮點型數值。{“x”:3.14}或{“x”:3}。對於整型值,可以使用
    NumberInt(4字節符號整數)或NumberLong(8字節符號整數),{“x”:NumberInt(“3”)}{“x”:NumberLong(“3”)}
  • 字符串:UTF-8字符串都可以表示爲字符串類型的數據,{“x”:“呵呵”}
  • 日期:日期被存儲爲自新紀元依賴經過的毫秒數,不存儲時區,{“x”:new Date()}
  • 正則表達式:查詢時,使用正則表達式作爲限定條件,語法與JavaScript的正則表達式相
    同,{“x”:/[abc]/}
  • 數組:數據列表或數據集可以表示爲數組,{“x”: [“a“,“b”,”c”]}
  • 內嵌文檔:文檔可以嵌套其他文檔,被嵌套的文檔作爲值來處理,{“x”:{“y”:3 }}
  • 對象Id:對象id是一個12字節的字符串,是文檔的唯一標識,{“x”: objectId() }
  • 二進制數據:二進制數據是一個任意字節的字符串。它不能直接在shell中使用。如果要
    將非utf-字符保存到數據庫中,二進制數據是唯一的方式。
  • 代碼:查詢和文檔中可以包括任何JavaScript代碼,{“x”:function(){/…/}}

二、走進MongoDB

2.1 MongoDB安裝與啓動

2.1.1 window系統MongoDB安裝

官網下載MongoDB
打開官網:http://www.mongodb.org/

在這裏插入圖片描述
點擊下載按鈕
在這裏插入圖片描述
在這裏插入圖片描述
安裝
雙擊下載下來的“mongodb-win32-x86_64-2008plusssl-3.2.10-signed.msi” ,按照提示步驟安裝即可。安裝完成後,軟件會安裝在C:\ProgramFiles\MongoDB 目錄中。
我們要啓動的服務程序就是C:\Program Files\MongoDB\Server\3.2\bin目錄下的mongod.exe,爲了方便我們每次啓動,我將C:\ProgramFiles\MongoDB\Server\3.2\bin 設置到環境變量path中。

啓動
(1)首先打開命令提示符,創建一個用於存放數據的目錄

md d:\data

(2)啓動服務

mongod ‐‐dbpath=d:\data

我們在啓動信息中可以看到,mongoDB的默認端口是27017,如果我們想改變默認的啓動端口,可以通過–port來指定端口;
在命令提示符輸入以下命令即可完成登陸

mongo

退出mongodb

exit

2.1.2 Docker 環境下MongoDB安裝

我們可以用 docker search mongo 命令來查看可用版本

docker search mongo 

在這裏插入圖片描述
這裏我們拉取官方的最新版本的鏡像:

$ docker pull mongo:latest

在宿主機創建mongo容器

docker run ‐di ‐‐name=tensquare_mongo ‐p 27017:27017 mongo

遠程登陸

mongo 192.168.184.134

2.2 常用命令

2.2.1 選擇和創建數據庫

選擇和創建數據庫的語法格式:

use 數據庫名稱

如果數據庫不存在則自動創建
以下語句創建spit數據庫

use spitdb

2.2.2 插入與查詢文檔

插入文檔的語法格式:

db.集合名稱.insert(數據);

我們這裏可以插入以下測試數據:

db.spit.insert({content:"你好,這裏是主要信息",userid:"1011",nickname:"小明",visits:NumberInt(902)})

查詢集合的語法格式:

db.集合名稱.find()

如果我們要查詢spit集合的所有文檔,我們輸入以下命令

db.spit.find()

這裏你會發現每條文檔會有一個叫_id的字段,這個相當於我們原來關係數據庫中表的主
鍵,當你在插入文檔記錄時沒有指定該字段,MongoDB會自動創建,其類型是ObjectID
類型。如果我們在插入文檔記錄時指定該字段也可以,其類型可以是ObjectID類型,也
可以是MongoDB支持的任意類型。
輸入以下測試語句:

db.spit.insert({_id:"1",content:"我還是沒有想明白到底爲啥出錯",userid:"1012",nickname:"小明",visits:NumberInt(2020)});
db.spit.insert({_id:"2",content:"加班到半夜",userid:"1013",nickname:"凱撒",visits:NumberInt(1023)});
db.spit.insert({_id:"3",content:"手機流量超了咋辦?",userid:"1013",nickname:"凱撒",visits:NumberInt(111)});
db.spit.insert({_id:"4",content:"堅持就是勝利",userid:"1014",nickname:"諾諾",visits:NumberInt(1223)});

如果我想按一定條件來查詢,比如我想查詢userid爲1013的記錄,怎麼辦?很簡單!只 要在find()中添加參數即可,參數也是json格式,如下:

db.spit.find({userid:'1013'})

如果你只需要返回符合條件的第一條數據,我們可以使用findOne命令來實現

db.spit.findOne({userid:'1013'})

如果你想返回指定條數的記錄,可以在find方法後調用limit來返回結果,例如:

db.spit.find().limit(3)

2.2.3 修改與刪除文檔

修改文檔的語法結構:

db.集合名稱.update(條件,修改後的數據)

如果我們想修改_id爲1的記錄,visits字段值改爲1000,輸入以下語句:

db.spit.update({_id:"1"},{visits:NumberInt(1000)})

執行後,我們會發現,這條文檔除了visits字段其它字段都不見了,爲了解決這個問題,我們需要使用修改器$set來實現,命令如下:

db.spit.update({_id:"2"},{$set:{visits:NumberInt(2000)}})

這樣就OK啦。

刪除文檔的語法結構:

db.集合名稱.remove(條件)

以下語句可以將數據全部刪除,請慎用

db.spit.remove({})

如果刪除visits字段值爲1000的記錄,輸入以下語句

db.spit.remove({visits:1000})

2.2.4 統計條數

統計記錄條件使用count()方法。以下語句統計spit集合的記錄數

db.spit.count()

如果按條件統計 ,例如:統計userid爲1013的記錄條數

db.spit.count({userid:"1013"})

2.2.5 模糊查詢

MongoDB的模糊查詢是通過正則表達式的方式實現的。格式爲:

/模糊查詢字符串/

例如,我要查詢content字段的內容包含“流量”的所有文檔,代碼如下:

db.spit.find({content:/流量/})

如果要查詢content字段的內容中以“加班”開頭的,代碼如下:

db.spit.find({content:/^加班/})

2.2.6 大於 小於 不等於

<, <=, >, >= 這個操作符也是很常用的,格式如下:

db.集合名稱.find({ "field" : { $gt: value }}) // 大於: field > value
db.集合名稱.find({ "field" : { $lt: value }}) // 小於: field < value
db.集合名稱.find({ "field" : { $gte: value }}) // 大於等於: field >= value
db.集合名稱.find({ "field" : { $lte: value }}) // 小於等於: field <= value
db.集合名稱.find({ "field" : { $ne: value }}) // 不等於: field != value

示例:查詢字段的值大於1000的記錄

db.spit.find({visits:{$gt:1000}})

2.2.7 包含與不包含

包含使用$in操作符。
示例:查詢集合中userid字段包含1013和1014的文檔

db.spit.find({userid:{$in:["1013","1014"]}})

不包含使用$nin操作符。
示例:查詢集合中userid字段不包含1013和1014的文檔

db.spit.find({userid:{$nin:["1013","1014"]}})

2.2.8 條件連接

我們如果需要查詢同時滿足兩個以上條件,需要使用$and操作符將條件進行關聯。(相
當於SQL的and)
格式爲:

$and:[ { },{ },{ } ]

示例:查詢集合中visits大於等於1000 並且小於2000的文檔

db.spit.find({$and:[ {visits:{$gte:1000}} ,{visits:{$lt:2000} }]})

如果兩個以上條件之間是或者的關係,我們使用 操作符進行關聯,與前面and的使用
方式相同
格式爲:

$or:[ { },{ },{ } ]

示例:查詢吐槽集合中userid爲1013,或者瀏覽量小於2000的文檔記錄

db.spit.find({$or:[ {userid:"1013"} ,{visits:{$lt:2000} }]})

2.2.9 列值增長

如果我們想實現對某列值在原有值的基礎上進行增加或減少,可以使用$inc運算符來實現

db.spit.update({_id:"2"},{$inc:{visits:NumberInt(1)}} )

三、Java操作MongoDB

3.1 mongodb-driver

mongodb-driver是mongo官方推出的java連接mongoDB的驅動包,相當於JDBC驅動。我們通過一個入門的案例來了解mongodb-driver的基本使用

3.1.1 查詢全部記錄

(1)創建工程 mongoDemo, 引入依賴

<dependencies>
	<dependency>
		<groupId>org.mongodb</groupId>
		<artifactId>mongodb‐driver</artifactId>
		<version>3.6.3</version>
	</dependency>
</dependencies>

(2)創建測試類

/**
* MongoDb入門小demo
*/
public class MongoDemo {
	public static void main(String[] args) {
	    //創建連接
		MongoClient client=new MongoClient("192.168.184.134");
		//打開數據庫
		MongoDatabase spitdb = client.getDatabase("spitdb");
		//獲取集合
		MongoCollection<Document> spit = spitdb.getCollection("spit");
		//查詢記錄獲取文檔集合
		FindIterable<Document> documents = spit.find();
		for(Document document:documents){
			System.out.println("內容:"+ document.getString("content"));
			System.out.println("用戶ID:"+document.getString("userid"));
			System.out.println("瀏覽量:"+document.getInteger("visits"));
		}
		client.close();//關閉連接
	}
}

3.1.2 條件查詢

BasicDBObject對象:表示一個具體的記錄,BasicDBObject實現了DBObject,是key-value的數據結構,用起來和HashMap是基本一致的。
(1)查詢userid爲1013的記錄

public class MongoDemo1 {
	public static void main(String[] args) {
	//創建連接
	MongoClient client=new MongoClient("192.168.184.134");
	//打開數據庫
	MongoDatabase spitdb = client.getDatabase("spitdb");
	//獲取集合
	MongoCollection<Document> spit = spitdb.getCollection("spit");
	// 構建查詢條件
	BasicDBObject bson=new BasicDBObject("userid","1013");
	//查詢記錄獲取結果集合
	FindIterable<Document> documents = spit.find(bson);
	for(Document document:documents){ //
		System.out.println("內容:"+ document.getString("content"));
		System.out.println("用戶ID:"+document.getString("userid"));
		System.out.println("瀏覽量:"+document.getInteger("visits"));
	} 
	client.close();//關閉連接
	}
}

(2)查詢visits字段大於1000的記錄

public class MongoDemo2 {
	public static void main(String[] args) {
	//創建連接
	MongoClient client=new MongoClient("192.168.184.134");
	//打開數據庫
	MongoDatabase spitdb = client.getDatabase("spitdb");
	//獲取集合
	MongoCollection<Document> spit = spitdb.getCollection("spit");
	// 構建查詢條件
	BasicDBObject bson=new BasicDBObject("visits",new BasicDBObject("$gt",1000) );
	//查詢記錄獲取結果集合
	FindIterable<Document> documents = spit.find(bson);
	for(Document document:documents){ //
		System.out.println("內容:"+ document.getString("content"));
		System.out.println("用戶ID:"+document.getString("userid"));
		System.out.println("瀏覽量:"+document.getInteger("visits"));
	} 
	//關閉連接
	client.close();
	}
}

3.1.3 插入數據

public class MongoDemo3 {
	public static void main(String[] args) {
	    //創建連接
		MongoClient client=new MongoClient("192.168.184.134");
		//打開數據庫
		MongoDatabase spitdb = client.getDatabase("spitdb");
		//獲取集合
		MongoCollection<Document> spit = spitdb.getCollection("spit");
		Map<String,Object> map=new HashMap();
		map.put("content","我要吐槽");
		map.put("userid","9999");
		map.put("visits",123);
		map.put("publishtime",new Date());
		Document document=new Document(map);
		//插入數據
		spit.insertOne(document);
		client.close();
	}
}

四、SpringDataMongoDB框架

4.1、介紹

SpringDataMongoDB是SpringData家族成員之一,用於操作MongoDb的持久層框架,封裝了底層的mongodbDriver。

官方主頁:
https://spring.io/projects/spring-data-mongodb
接下來我們搭建一個小項目,使用SpringDataMongoDB框架來操作MongoDB

4.2、搭建項目

pom.xml引入依賴

<dependency>
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring‐boot‐starter‐data‐mongodb</artifactId>
</dependency>

application.yml

server:
  port: 9006
spring:
  application:
    name: tensquare‐spi
  data:
    mongodb:
      host: 192.168.184
      database: spitdb

創建啓動類

@SpringBootApplication
public class SpitApplication {
public static void main(String[] args) {
	   SpringApplication.run(SpitApplication.class, args);
	}
}

4.2.2基本增刪改查API實現

創建實體類

public class Spit implements Serializable{
	@Id
	private String _id;
	private String content;
	private Date publishtime;
	private String userid;
	private String nickname;
	private Integer visits;
	private Integer thumbup;
	private Integer share;
	private Integer comment;
	private String state;
	private String parentid;
	// getter and setter .....
}

創建數據訪問接口
注意:這個接口繼承了MongoRepository

public interface SpitDao extends MongoRepository<Spit, String>{
}

創建業務邏輯類

@Service
public class SpitService {
	@Autowired
	private SpitDao spitDao;
	@Autowired
	private IdWorker idWorker;
	/**
	* 查詢全部記錄
	* @return
	*/
	public List<Spit> findAll(){
		return spitDao.findAll();
	} 
	/**
	* 根據主鍵查詢實體
	* @param id
	* @return
	*/
	public Spit findById(String id){
		Spit spit = spitDao.findById(id).get();
		return spit;
	} 
	/**
	* 增加
	* @param spit
	*/
	public void add(Spit spit) {
	spit.set_id(idWorker.nextId()+""); //主鍵值
		spitDao.save(spit);
	} 
	/**
	* 修改
	* @param spit
	*/
	public void update(Spit spit) {
		spitDao.save(spit);
	} 
	/**
	* 刪除
	* @param id
	*/
	public void deleteById(String id) {
		spitDao.deleteById(id);
	}
}

創建controller

@RestController
@CrossOrigin
@RequestMapping("/spit")
public class SpitController {
	@Autowired
	private SpitService spitService;
	/**
	* 查詢全部數據
	* @return
	*/
	@RequestMapping(method= RequestMethod.GET)
	public Result findAll(){
		return new Result(true, StatusCode.OK,"查詢成功",spitService.findAll());
	} 
	/**
	* 根據ID查詢
	* @param id ID
	* @return
	*/
	@RequestMapping(value="/{id}",method=RequestMethod.GET)
	public Result findOne(@PathVariable String id){
		return new Result(true,StatusCode.OK,"查詢成功",spitService.findById(id));
	} 
	/**
	* 增加
	* @param spit
	*/
	@RequestMapping(method=RequestMethod.POST)
	public Result add(@RequestBody Spit spit ){
		spitService.add(spit);
		return new Result(true,StatusCode.OK,"增加成功");
	}
	/**
	* 修改
	* @param spit
	*/
	@RequestMapping(value="/{id}",method=RequestMethod.PUT)
	public Result update(@RequestBody Spit spit,@PathVariable String id )
	{
		spit.set_id(id);
		spitService.update(spit);
		return new Result(true,StatusCode.OK,"修改成功");
	} 
	/**
	* 刪除
	* @param id
	*/
	@RequestMapping(value="/{id}",method=RequestMethod.DELETE)
	public Result deleteById(@PathVariable String id ){
		spitService.deleteById(id);
		return new Result(true,StatusCode.OK,"刪除成功");
	}
}

4.2.3 根據上級ID查詢吐槽列表

SpitDao新增方法定義

/**
* 根據上級ID查詢吐槽列表(分頁)
* @param parentid
* @param pageable
* @return
*/
public Page<Spit> findByParentid(String parentid,Pageable pageable);

service與Controller省略…

4.2.4、更新MongoDB

SpitService 新增updateThumbup方法(將Thumbup字段加1後更新保存到數據庫):

public void updateThumbup(String id){
	Spit spit = spitDao.findById(id).get();
	spit.setThumbup(spit.getThumbup()+1);
	spitDao.save(spit);
}

以上方法雖然實現起來比較簡單,但是執行效率並不高,因爲我只需要將Thumbup字段加1就可
以了,沒必要查詢出所有字段修改後再更新所有字段。
我們可以使用MongoTemplate類來實現對某列的操作。
(1)修改SpitService

@Autowired
private MongoTemplate mongoTemplate;
/**
* 點贊
* @param id
*/
public void updateThumbup(String id){
	Query query=new Query();
	query.addCriteria(Criteria.where("_id").is(id));
	Update update=new Update();
	update.inc("thumbup",1);
	mongoTemplate.updateFirst(query,update,"spit");
}

Controller省略…

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