Python 操作 MongoDB 数据库

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写在之前

MongoDB 也是当下比较火的数据库之一，因为时代的发展需要 NoSQL，还是老办法，在本篇文章中呢，我先来介绍一下 MongoDB 数据库的安装运行和使用，以及用 Python 连接 MongoDB，下面就开始今天的学习。

MongoDB 简介

在这之前，我们先来了解一下什么是 NoSQL：

NoSQL 也就是 Not only SQL，指的是非关系型数据库，它是为了大规模 Web
应用而生的，它的特征诸如模式自由、支持简易复制、简单的 API、大容量数据等。

MongoDB 是 NoSQL 中的一种，选择它的原因是它具有如下特点：

• 面向文档存储。

• 对任何对象可索引。

• 复制和高可用性。

• 自动分片。

• 丰富的查询。

• 快速就地更新。

基于 MongoDB 的特点，它擅长的领域如下：

• 大数据。

• 内容管理和交付。

• 移动和社交基础设施。

• 数据平台。

如果大家感兴趣的话，也可以去学习其它的 NoSQL 数据库。

安装 MongoDB

这个和 MySQL 一样，你要使用它，首先就要安装。因为篇幅有限且每个人的操作系统都不一样，具体怎么安装，我不在这赘述，网上的教程很多，随便 Google 一下就是一大堆。

启动 MongoDB

安装完毕后就可以启动数据库。我在这里建立一个简单的库，并且捎带说明 MongoDB 的基本要点，目的在于为后面用 Python 来操作它做铺垫。在这我以 windows 为例，首先进入到 MongoDB 的交互模式下：

上图我截取了一部分，在 windows 的 cmd 中，进入到你安装 MongoDB 的目录下的 bin 文件夹中，运行 mongo.exe 进入到 MongoDB 交互模式。进入之后有点类似 MySQL 的状态。

在 MongoDB 中，有一个全局变量 db，使用哪个数据库，哪个数据库就会作为对象被赋值给这个全局变量 db。如果这个数据库不存在，就会被新建。

> use mydb
switched to db mydb
> db
mydb
>

除非是向这个数据库中增加实质性的内容，否则它是看不到的。

> show dbs
admin   0.000GB
config  0.000GB
local   0.000GB

向这个数据库中增加一些东西，MongoDB 的基本单元是「文档」。所谓的「文档」就是类似于 Python 中的字典，以「键/值对」的方式保存数据。

> book = {"title":"zero study python","author":"rocky","like":"python"}
{ "title" : "zero study python", "author" : "rocky", "like" : "python" }
> db.books.insert(book)
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> db.books.find()
{ "_id" : ObjectId("5bab28b6a1888724cb5ba515"), "title" : "zero study python", "
author" : "rocky", "like" : "python" }

db 指向了数据库 mydb，books 是这个数据库里面的一个集合（类似于 MySQL 中的表），向集合 books 里面插入了一个文档（文档对应 MySQL 里面的记录）。「数据库」、「集合」、「文档」构成了 MongoDB 数据库。

上面的操作有一个比较有意思的地方，并没有 create 之类的命令，用到数据库，就通过 use ，如果不存在就建立；用到集合，就通过 db. 来使用，如果没有就建立。可以总结为“随用，随取，随建立”，简单的一批。

> show dbs
admin   0.000GB
config  0.000GB
local   0.000GB
mydb    0.000GB

当有了内容以后，就可以看到刚才用到的数据库 mydb 了。简单的使用就是这些，下面就来重头戏啦，毕竟我们是主学 Python 的啊。

安装 pymongo

要用 Python 来驱动 MongoDB，必须要安装驱动模块，即 pymongo，这个跟操作 MySQL 是类似的。安装方法推荐如下（windows 下）：

pip3 install pymongo

如果顺利就会看到最后的提示：

Installing collected packages: pymongo
Successfully installed pymongo-3.7.1

然后我们来看一下安装的版本号：

>>> import pymongo
>>> pymongo.version
'3.7.1'

上面 import pymongo 没有问题，证明一切都可以了。

Python 连接 MongoDB

既然 Python 驱动 MongoDB 的模块 pymongo 已安装完毕，那么接下来就是连接，即「建立连接对象」。

>>> import pymongo
>>> pymongo.Connection('localhost',27017)
Traceback (most recent call last):
 File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'module' object has no attribute 'Connection'

竟然报错？？怎么回事？？明明很多书上都是这么写的，为啥会报错呢?一定要注意这里的坑！这个很版本有关系，我刚学的时候这里直接把我坑傻了。如何你用的是旧版本的 pymongo，比如 2.8 的，你仍然可以用上面的方法，但是你如果用的是新版本的，就得注意一下了，有时候不能盲目的相信书上的东西，因为会有些东西是会变的！

>>> dir(pymongo)

是时候请出我们的 dir 来了，看看哪些方法可用，因为结果太多我就不贴上来了，你可以自行在交互模式运行，运行的结果你会发现里面没有 Connection() 这个方法，但是发现有一个 MongoClient()，这是柳暗花明又一村。

>>> client = pymongo.MongoClient('localhost',27017)

随着上面这行代码的运行，Python 已经和 MongoDB 建立了连接。刚才我们已经建立了一个数据库 mydb，并且在这个库里面有一个集合 books，于是：

>>> mdb = client.mydb

或者是：

>>> mdb = client['mydb']

上面的代码获得了数据库 mydb，并赋值给变量 mdb。

>>> mdb.collection_names()
[u'books']

查看集合，发现了我们已经建立好的那个 books，于是再获取这个集合，并赋值给一个变量 books：

>>> books = mdb["books"]

或者是：

>>> books = mdb.books

接下来，我们就可以操作这个集合中的具体内容啦。

上面的 books 所引用的是一个 MongoDB 的集合对象，它跟前面学习过的其它对象一样，也有一些方法供我们使用。

编辑

>>> type(books)
<class 'pymongo.collection.Collection'>
>>> dir(books)

还是用我们的老朋友 dir() ，你在自己的交互模式下运行的结果会发现有很多的方法，这么多方法在这里我不会一一介绍，只是按照「增删改查」的常用功能介绍几种，大家可以用 help() 去查看每一种方法的使用说明。

>>> books.find_one()
{u'like': u'python', u'_id': ObjectId('5bab28b6a1888724cb5ba515'), u'author': u'
rocky', u'title': u'zero study python'}

这里提醒大家注意的是，MongoDB 的 shell 中的命令与 pymongo 中的方法有时候会稍有差别，这个务必小心。

目前在集合 books 中只有一个文档，如果还想再增加，就需要进行「增删改查」的常规操作。

1.增加

>>> b2 = {"title":"physics","author":"leey","like":"English"}
>>> books.insert(b2)
ObjectId('5badb7c8b2e7d42bccfb6b30')

上面成功的向集合中增加一个文档。

>>> books.find().count()
2

这是查看当前集合有多少个文档的方式，返回值为 2，则说明集合中有两个文档，但还是要看看内容的：

>>> books.find_one()
{u'like': u'python', u'_id': ObjectId('5bab28b6a1888724cb5ba515'), u'author': u'
rocky', u'title': u'zero study python'}

这个命令就不行，因为它只返回第一条，必须要：

>>> for i in books.find():
...    print(i)
...
{u'like': u'python', u'_id': ObjectId('5bab28b6a1888724cb5ba515'), u'author': u'
rocky', u'title': u'zero study python'}
{u'title': u'physics', u'_id': ObjectId('5badb7c8b2e7d42bccfb6b30'), u'like': u'
English', u'author': u'leey'}

在 books 引用的印象中有 find() 方法，它返回的是一个可迭代对象，包含着集合中所有的文档。

由于文档是「键/值对」，不一定每一个文档的结构都要一样。比如可以在集合中插入像下面这样的文档：

>>> books.insert({"name":"qwer"})
ObjectId('5badb9f1b2e7d42bccfb6b31')
>>> for i in books.find():
...    print(i)
...
{u'like': u'python', u'_id': ObjectId('5bab28b6a1888724cb5ba515'), u'author': u'
rocky', u'title': u'zero study python'}
{u'title': u'physics', u'_id': ObjectId('5badb7c8b2e7d42bccfb6b30'), u'like': u'
English', u'author': u'leey'}
{u'_id': ObjectId('5badb9f1b2e7d42bccfb6b31'), u'name': u'qwer'}

如果有多个文档，想同时插入到集合中，可以像下面这样做：

>>> n1 = {"title":"enter","name":"bash"}
>>> n2 = {"title":"code","name":"john"}
>>> n3 = {"title":"warner","name":"lisp"}
>>> n = [n1,n2,n3]
>>> n
[{'name': 'bash', 'title': 'enter'}, {'name': 'john', 'title': 'code'}, {'name':
'lisp', 'title': 'warner'}]


>>> books.insert(n)
[ObjectId('5badc702b2e7d42bccfb6b32'), ObjectId('5badc702b2e7d42bccfb6b33'), Obj
ectId('5badc702b2e7d42bccfb6b34')]

这样就完成了所谓的批量插入，查看一下文档个数：

>>> books.find().count()
6

这里需要提醒一下的是，批量插入的文档大小是有限制的，具体是多少没有碰到过，一般情况下或许达不到上限，如果遇到极端情况，那么就要多多注意啦。

2.查询

如果要查询的话，除了通过循环以外，能不能按照某个条件查询呢？比如查找 name = bash 的文档：

>>> books.find_one({"name":"bash"})
{u'_id': ObjectId('5badc702b2e7d42bccfb6b32'), u'name': u'bash', u'title': u'ent
er'}

对于查询结果，还可以进行排序：

>>> for i in books.find().sort("title",pymongo.ASCENDING):
...    print(i)
...
{u'_id': ObjectId('5badb9f1b2e7d42bccfb6b31'), u'name': u'qwer'}
{u'_id': ObjectId('5badc702b2e7d42bccfb6b33'), u'name': u'john', u'title': u'cod
e'}
{u'_id': ObjectId('5badc702b2e7d42bccfb6b32'), u'name': u'bash', u'title': u'ent
er'}
{u'title': u'physics', u'_id': ObjectId('5badb7c8b2e7d42bccfb6b30'), u'like': u'
English', u'author': u'leey'}
{u'_id': ObjectId('5badc702b2e7d42bccfb6b34'), u'name': u'lisp', u'title': u'war
ner'}
{u'like': u'python', u'_id': ObjectId('5bab28b6a1888724cb5ba515'), u'author': u'
rocky', u'title': u'zero study python'}

这里按照 title 的升序排列的,注意 sort() 的第二个参数，意思是升序排列，如果按照降序的话，就需要将参数修改为 pymongo.DESCEDING。

如果你看到这里，请务必注意 MongoDB 中的每个文档，本质上都是 键/值 对的类字典结构，这种结构一经 Python 读出来，就可以用字典中的各种方法来操作。

你是否还能记起我们之前讲过的 Json，这个也是类字典格式。但是用 Python 从 MongoDB 中读到的类字典数据，却无法直接用 json.dumps() 方法操作。

3.更新

对于已有的数据库来说，更新数据是常用的操作。比如更新 name 为 lisp 的文档：

>>> books.update({"name":"lisp"},{"$set":{"title":"new physics","author":"lisp"}
})
{'updatedExisting': True, u'nModified': 1, u'ok': 1.0, u'n': 1}

在更新的时候，用了一个 $set 修改器，它可以用来指定键值，如果键不存在则创建。关于更多的修改器，如下所示（截图来源于网上）：

4.删除

删除可以用 remove() 方法：

>>> books.remove({"name":"bash"})
{u'ok': 1.0, u'n': 1}
>>> books.find_one({"name":"bash"})
>>>

这个是将整个文档全部删除。当然了，也可以根据 MongoDB 的语法规则写个条件,按照条件删除。

5.索引

索引的目的是为了让查询的速度更快，但是在实际应用中，是否建立索引要视情况而定，因为建立索引是有代价的。

>>> books.create_index([("title",pymongo.DESCENDING),])
u'title_-1'

写在之后

Python 操作 MongoDB 数据库的这篇文章仅仅是对 pymongo 模块做了一个非常简单的介绍，在实际的使用过程中，上面的知识其实是很有限的，所以还是需要大家根据具体应用场景再结合 MongoDB 的相关知识去尝试新的语句。

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