11. MongoDB数据库

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2023-12-01

MongoDB 是一个基于分布式文件存储的数据库。由C++语言编写。旨在为 WEB 应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。
MongoDB 是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库的。
参考地址:
- MongoDB 官网地址：https://www.mongodb.com/
- MongoDB 官方英文文档：https://docs.mongodb.com/manual/
- MongoDB 各平台下载地址：https://www.mongodb.com/download-center#community

1.1 RDBMS与NoSQL区别：

关系数据库管理系统(RDBMS)
- 高度组织化结构化数据
- 结构化查询语言（SQL）
- 数据和关系都存储在单独的表中。
- 数据操纵语言，数据定义语言
- 严格的一致性
- 基础事务
非关系型数据库(NoSQL)
- 代表着不仅仅是SQL
- 没有声明性查询语言
- 没有预定义的模式
- 键 - 值对存储，列存储，文档存储，图形数据库
- 最终一致性，而非ACID属性
- 非结构化和不可预知的数据
- CAP定理
- 高性能，高可用性和可伸缩性
RDBMS 与 MongoDB 对应的术语区别：

RDBMS	MongoDB
数据库	数据库
表格	集合
行	文档
列	字段
表联合	嵌入文档
主键	主键 (MongoDB 提供了 key 为 _id )

1.2 Windows下安装MongoDB：

下载地址:https://www.mongodb.org/dl/win32/x86_64-2008plus-ssl
最新版的在安装过程中出现卡死现象，建议选择版本3.4版本（测试过）。
安装图形界面，一步一步的安装即可：
创建数据库目录：

c:\>cd c:\

c:\>mkdir data

c:\>cd data

c:\data>mkdir db

c:\data>cd db

c:\data\db>

启动MongoDB服务：

C:\Program Files\MongoDB\Server\3.4\bin>mongod --dbpath c:\data\db

连接MongoDB

C:\Program Files\MongoDB\Server\3.4\bin>mongo

1.3 数据库的操作

① MongoDB的数据库操作

查看当前数据库名称

db

查看所有数据库名称
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

默认的数据库为测试，如果你没有创建新的数据库，集合将存放在测试数据库中

数据库删除
- 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 MongoDB的集合操作：

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。以下是可以使用的选项列表：
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 } )
查看当前数据库的集合

show collections

删除集合：

db.集合名称.drop()

③ 数据类型：

下表为MongoDB中常用的几种数据类型：
- 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

④ 数据的操作

插入语法

db.集合名称.insert(document)

插入文档时，如果不指定_id参数，MongoDB的会为文档分配一个唯一的的ObjectId
例1:
```
db.stu.insert({name:'gj',gender:1})
```

例2:

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

简单查询

db.集合名称.find()

数据的更新

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

参数查询：查询条件，类似SQL语句更新中，其中部分
参数更新：更新操作符，类似SQL语句更新中集部分
参数多：可选，默认是假的，表示只更新找到的第一条记录，值为真表示把满足条件的文档全部更新

例3：全文档更新
db.stu.update({name:'hr'},{name:'mnc'})
例4：指定属性更新，通过操作符$集
db.stu.insert({name:'hr',gender:0})
db.stu.update({name:'hr'},{$set:{name:'hys'}})
例5：修改多条匹配到的数据
db.stu.update({},{$set:{gender:0}},{multi:true})

数据的保存语法

db.集合名称.save(document)

如果文档的_id已经存在则修改，如果文档的_id不存在则添加

db.stu.save({_id:'20160102','name':'yk',gender:1})

db.stu.save({_id:'20160102','name':'wyk'})

删除语法

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

参数查询：可选，删除的文档的条件
参数来说只是个：可选，如果设为真或1，则只删除一条，默认为false，表示删除多条

例：只删除匹配到的第一条
db.stu.remove({gender:0},{justOne:true})
例：全部删除
db.stu.remove({})

关于大小的示例

创建集合
db.createCollection('sub',{capped:true,size:10})

插入第一条数据库查询
db.sub.insert({title:'linux',count:10})
db.sub.find()

插入第二条数据库查询
db.sub.insert({title:'web',count:15})
db.sub.find()

插入第三条数据库查询
db.sub.insert({title:'sql',count:8})
db.sub.find()

插入第四条数据库查询
db.sub.insert({title:'django',count:12})
db.sub.find()

插入第五条数据库查询
db.sub.insert({title:'python',count:14})
db.sub.find()

limit限制

方法限制（）：用于读取指定数量的文档
    db.集合名称.find().limit(NUMBER)
参数号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)

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
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
参数为字段与值，值为1表示显示，值为0不显示

    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})

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})

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()
也可以与为
    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
    b.stu.count({age:{$gt:20},gender:1})

消除重复

方法distinct()对数据进行去重
    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}})

11.4 备份与恢复

语法
mongodump -h dbhost -d dbname -o dbdirectory
-h：服务器地址，也可以指定端口号
-d：需要备份的数据库名称
-o：备份的数据存放位置，此目录中存放着备份出来的数据
例1
sudo mkdir test1bak
sudo mongodump -h 192.168.196.128:27017 -d test1 -o ~/Desktop/test1bak
恢复
语法
mongorestore -h dbhost -d dbname --dir dbdirectory
-h：服务器地址
-d：需要恢复的数据库实例
--dir：备份数据所在位置
例2
mongorestore -h 192.168.196.128:27017 -d test2 --dir ~/Desktop/test1bak/test1

11.5 与python交互

安装python包
```
pip install pymongo
```
使用：
引入包pymongo
```
import pymongo
```

连接，创建客户端

client=pymongo.MongoClient("localhost", 27017)

获得数据库test1
```
db=client.test1
```
获得集合stu
```
stu = db.stu
```

添加文档

s1={name:'gj',age:18}
s1_id = stu.insert_one(s1).inserted_id

查找一个文档
```
s2=stu.find_one()
```
查找多个文档1
```
for cur in stu.find():
  print cur
```

查找多个文档2

cur=stu.find()
cur.next()
cur.next()
cur.next()

获取文档个数
```
print stu.count()
```