非关系型数据库----MongoDB

一、什么是MongoDB？

　　MongoDB 是由C++语言编写的，是一个基于分布式文件存储的开源数据库系统。

　　在高负载的情况下，添加更多的节点，可以保证服务器性能。

　　MongoDB 旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。

　　MongoDB 将数据存储为一个文档，数据结构由键值(key=>value)对组成。MongoDB 文档类似于 JSON 对象。字段值可以包含其他文档，数组及文档数组。

     

主要特点

• MongoDB 是一个面向文档存储的数据库，操作起来比较简单和容易。
• 你可以在MongoDB记录中设置任何属性的索引 (如：FirstName="Sameer",Address="8 Gandhi Road")来实现更快的排序。
• 你可以通过本地或者网络创建数据镜像，这使得MongoDB有更强的扩展性。
• 如果负载的增加（需要更多的存储空间和更强的处理能力） ，它可以分布在计算机网络中的其他节点上这就是所谓的分片。
• Mongo支持丰富的查询表达式。查询指令使用JSON形式的标记，可轻易查询文档中内嵌的对象及数组。
• MongoDb 使用update()命令可以实现替换完成的文档（数据）或者一些指定的数据字段 。
• Mongodb中的Map/reduce主要是用来对数据进行批量处理和聚合操作。
• Map和Reduce。Map函数调用emit(key,value)遍历集合中所有的记录，将key与value传给Reduce函数进行处理。
• Map函数和Reduce函数是使用Javascript编写的，并可以通过db.runCommand或mapreduce命令来执行MapReduce操作。
• GridFS是MongoDB中的一个内置功能，可以用于存放大量小文件。
• MongoDB允许在服务端执行脚本，可以用Javascript编写某个函数，直接在服务端执行，也可以把函数的定义存储在服务端，下次直接调用即可。
• MongoDB支持各种编程语言:RUBY，PYTHON，JAVA，C++，PHP，C#等多种语言。
• MongoDB安装简单。

运行 MongoDB

1、首先我们创建一个数据库存储目录 /data/db：

sudo mkdir -p /data/db

启动 mongodb，默认数据库目录即为 /data/db：

sudo mongod

# 如果没有创建全局路径 PATH，需要进入以下目录
cd /usr/local/mongodb/bin
sudo ./mongod

再打开一个终端进入执行以下命令：

$ cd /usr/local/mongodb/bin 
$ ./mongo
MongoDB shell version v3.4.2
connecting to: mongodb://127.0.0.1:27017
MongoDB server version: 3.4.2
Welcome to the MongoDB shell.
……
> 1 + 1
2
> 

注意：如果你的数据库目录不是/data/db，可以通过 --dbpath 来指定。

MongoDB 概念解析

不管我们学习什么数据库都应该学习其中的基础概念，在mongodb中基本的概念是文档、集合、数据库，下面我们挨个介绍。

下表将帮助您更容易理解Mongo中的一些概念：

SQL术语/概念	MongoDB术语/概念	解释/说明
database	database	数据库
table	collection	数据库表/集合
row	document	数据记录行/文档
column	field	数据字段/域
index	index	索引
table joins		表连接,MongoDB不支持
primary key	primary key	主键,MongoDB自动将_id字段设置为主键

通过下图实例，我们也可以更直观的了解Mongo中的一些概念：

数据库

一个mongodb中可以建立多个数据库。

MongoDB的默认数据库为"db"，该数据库存储在data目录中。

MongoDB的单个实例可以容纳多个独立的数据库，每一个都有自己的集合和权限，不同的数据库也放置在不同的文件中。

"show dbs" 命令可以显示所有数据的列表。

$ ./mongo
MongoDB shell version: 3.0.6
connecting to: test
> show dbs
local  0.078GB
test   0.078GB
> 

 执行 "db" 命令可以显示当前数据库对象或集合。

$ ./mongo
MongoDB shell version: 3.0.6
connecting to: test
> db
test
> 

 运行"use"命令，可以连接到一个指定的数据库。

> use local
switched to db local
> db
local
> 

以上实例命令中，"local" 是你要链接的数据库。

我们将详细讲解MongoDB中命令的使用。

数据库也通过名字来标识。数据库名可以是满足以下条件的任意UTF-8字符串。

• 不能是空字符串（"")。
• 不得含有' '（空格)、.、$、/、\和\0 (空字符)。
• 应全部小写。
• 最多64字节。

有一些数据库名是保留的，可以直接访问这些有特殊作用的数据库。

• admin： 从权限的角度来看，这是"root"数据库。要是将一个用户添加到这个数据库，这个用户自动继承所有数据库的权限。一些特定的服务器端命令也只能从这个数据库运行，比如列出所有的数据库或者关闭服务器。
• local: 这个数据永远不会被复制，可以用来存储限于本地单台服务器的任意集合
• config: 当Mongo用于分片设置时，config数据库在内部使用，用于保存分片的相关信息。

文档(Document)

文档是一组键值(key-value)对(即 BSON)。MongoDB 的文档不需要设置相同的字段，并且相同的字段不需要相同的数据类型，这与关系型数据库有很大的区别，也是 MongoDB 非常突出的特点。

一个简单的文档例子如下：

{"site":"www.baidu.com", "name":"百度"}

 下表列出了 RDBMS 与 MongoDB 对应的术语：

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 )
数据库服务和客户端
Mysqld/Oracle	mongod
mysql/sqlplus	mongo

需要注意的是：

1. 文档中的键/值对是有序的。
2. 文档中的值不仅可以是在双引号里面的字符串，还可以是其他几种数据类型（甚至可以是整个嵌入的文档)。
3. MongoDB区分类型和大小写。
4. MongoDB的文档不能有重复的键。
5. 文档的键是字符串。除了少数例外情况，键可以使用任意UTF-8字符。

文档键命名规范：

• 键不能含有\0 (空字符)。这个字符用来表示键的结尾。
• .和$有特别的意义，只有在特定环境下才能使用。
• 以下划线"_"开头的键是保留的(不是严格要求的)。

集合

集合就是 MongoDB 文档组，类似于 RDBMS （关系数据库管理系统：Relational Database Management System)中的表格。

集合存在于数据库中，集合没有固定的结构，这意味着你在对集合可以插入不同格式和类型的数据，但通常情况下我们插入集合的数据都会有一定的关联性。

比如，我们可以将以下不同数据结构的文档插入到集合中：

{"site":"www.baidu.com"}
{"site":"www.google.com","name":"Google"}
{"site":"www.jd.com","name":"京东商城","num":5}

 当第一个文档插入时，集合就会被创建。

合法的集合名

• 集合名不能是空字符串""。
• 集合名不能含有\0字符（空字符)，这个字符表示集合名的结尾。
• 集合名不能以"system."开头，这是为系统集合保留的前缀。
• 用户创建的集合名字不能含有保留字符。有些驱动程序的确支持在集合名里面包含，这是因为某些系统生成的集合中包含该字符。除非你要访问这种系统创建的集合，否则千万不要在名字里出现$。　

如下实例：

MongoDB 数据类型

下表为MongoDB中常用的几种数据类型。

数据类型	描述
String	字符串。存储数据常用的数据类型。在 MongoDB 中，UTF-8 编码的字符串才是合法的。
Integer	整型数值。用于存储数值。根据你所采用的服务器，可分为 32 位或 64 位。
Boolean	布尔值。用于存储布尔值（真/假）。
Double	双精度浮点值。用于存储浮点值。
Min/Max keys	将一个值与 BSON（二进制的 JSON）元素的最低值和最高值相对比。
Array	用于将数组或列表或多个值存储为一个键。
Timestamp	时间戳。记录文档修改或添加的具体时间。
Object	用于内嵌文档。
Null	用于创建空值。
Symbol	符号。该数据类型基本上等同于字符串类型，但不同的是，它一般用于采用特殊符号类型的语言。
Date	日期时间。用 UNIX 时间格式来存储当前日期或时间。你可以指定自己的日期时间：创建 Date 对象，传入年月日信息。
Object ID	对象 ID。用于创建文档的 ID。
Binary Data	二进制数据。用于存储二进制数据。
Code	代码类型。用于在文档中存储 JavaScript 代码。
Regular expression	正则表达式类型。用于存储正则表达式。

下面说明下几种重要的数据类型。

ObjectId

ObjectId 类似唯一主键，可以很快的去生成和排序，包含 12 bytes，含义是：

• 前 4 个字节表示创建 unix 时间戳,格林尼治时间 UTC 时间，比北京时间晚了 8 个小时
• 接下来的 3 个字节是机器标识码
• 紧接的两个字节由进程 id 组成 PID
• 最后三个字节是随机数

MongoDB 中存储的文档必须有一个 _id 键。这个键的值可以是任何类型的，默认是个 ObjectId 对象

由于 ObjectId 中保存了创建的时间戳，所以你不需要为你的文档保存时间戳字段，你可以通过 getTimestamp 函数来获取文档的创建时间:

> var newObject = ObjectId()
> newObject.getTimestamp()

 ObjectId 转为字符串

> newObject.str

-------------------------------------------------

MongoDB - 连接

启动 MongoDB 服务

你只需要在 MongoDB 安装目录的 bin 目录下执行 mongodb 即可。

执行启动操作后，mongodb 在输出一些必要信息后不会输出任何信息，之后就等待连接的建立，当连接被建立后，就会开始打印日志信息。

你可以使用 MongoDB shell 来连接 MongoDB 服务器。你也可以使用 PHP 来连接 MongoDB。本教程我们会使用 MongoDB shell 来连接 Mongodb 服务，之后的章节我们将会介绍如何通过php 来连接MongoDB服务。

标准 URI 连接语法：

-----------------------

MongoDB 创建数据库

语法

MongoDB 创建数据库的语法格式如下：

use DATABASE_NAME

 如果数据库不存在，则创建数据库，否则切换到指定数据库。

实例

以下实例我们创建了数据库 library:

> use library
switched to db library
> db
library
> 

如果你想查看所有数据库，可以使用 show dbs 命令：

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

可以看到，我们刚创建的数据库 library 并不在数据库的列表中， 要显示它，我们需要向 library 数据库插入一些数据。

> db.library.insert({"name":"图书管理系统"})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> show dbs
admin    0.000GB
config   0.000GB
library  0.000GB
local    0.000GB
> 

MongoDB 中默认的数据库为 test，如果你没有创建新的数据库，集合将存放在 test 数据库中。

注意: 在 MongoDB 中，集合只有在内容插入后才会创建! 就是说，创建集合(数据表)后要再插入一个文档(记录)，集合才会真正创建。

----------------------

MongoDB 删除数据库

语法

MongoDB 删除数据库的语法格式如下：

db.dropDatabase()

删除当前数据库，默认为 test，你可以使用 db 命令查看当前数据库名。

实例

以下实例我们删除了数据库 runoob。

首先，查看所有数据库：

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

接下来我们切换到数据库 runoob：

> use library
switched to db library

执行删除命令：

> db.dropDatabase()
{ "dropped" : "library", "ok" : 1 }
> 

最后，我们再通过 show dbs 命令数据库是否删除成功：

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

删除集合

集合删除语法格式如下：

db.collection.drop()

以下实例删除了 library 数据库中的集合 publish：

> use library
switched to db library
> 
> 
> db.books.insert({"name":"红楼梦"})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> db.publish.insert({"name":"北京出版社"})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> db.author.insert({"name":"张仁国"})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> 
> 
> 
> show tables
author
books
publish
> 
> 
> db.author.drop()
true
> 

-------------------

MongoDB 创建集合

本章节我们为大家介绍如何使用 MongoDB 来创建集合。

MongoDB 中使用 createCollection() 方法来创建集合。

语法格式：

db.createCollection(name, options)

参数说明：

• name: 要创建的集合名称
• options: 可选参数, 指定有关内存大小及索引的选项

options 可以是如下参数：

字段	类型	描述
capped	布尔	（可选）如果为 true，则创建固定集合。固定集合是指有着固定大小的集合，当达到最大值时，它会自动覆盖最早的文档。 当该值为 true 时，必须指定 size 参数。
autoIndexId	布尔	（可选）如为 true，自动在 _id 字段创建索引。默认为 false。
size	数值	（可选）为固定集合指定一个最大值（以字节计）。 如果 capped 为 true，也需要指定该字段。
max	数值	（可选）指定固定集合中包含文档的最大数量。

在插入文档时，MongoDB 首先检查固定集合的 size 字段，然后检查 max 字段。

实例

在 test 数据库中创建 library 集合：

> use test
switched to db test
> db.createCollection("library")
{ "ok" : 1 }
> 

如果要查看已有集合，可以使用 show collections 命令：

> show collections
library
> 

下面是带有几个关键参数的 createCollection() 的用法：

创建固定集合 mycol，整个集合空间大小 6142800 KB, 文档最大个数为 10000 个

> db.createCollection("mycol", { capped : true, autoIndexId : true, size : 
...    6142800, max : 10000 } )
{
    "note" : "the autoIndexId option is deprecated and will be removed in a future release",
    "ok" : 1
}
> 

 MongoDB 中，你不需要创建集合。当你插入一些文档时，MongoDB 会自动创建集合。

> db.url.insert({"name":"路由"})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> show collections
library
mycol
url
> 

--------------------

MongoDB 删除集合

本章节我们为大家介绍如何使用 MongoDB 来删除集合。

MongoDB 中使用 drop() 方法来删除集合。

语法格式：

db.collection.drop()

参数说明：

• 无

返回值

如果成功删除选定集合，则 drop() 方法返回 true，否则返回 false。

实例

在数据库 test 中，我们可以先通过 show collections 命令查看已存在的集合：

> use test
switched to db test
> show collections
library
mycol
url

接着删除集合 url:

> db.url.drop()
true
> 
> 

通过 show collections 再次查看数据库 mydb 中的集合：

> show collections
library
mycol
> 

从结果中可以看出 mycol2 集合已被删除。

---------------------

MongoDB 插入文档

本章节中我们将向大家介绍如何将数据插入到MongoDB的集合中。

文档的数据结构和JSON基本一样。

所有存储在集合中的数据都是BSON格式。

BSON是一种类json的一种二进制形式的存储格式,简称Binary JSON。

插入文档

MongoDB 使用 insert() 或 save() 方法向集合中插入文档，语法如下：

db.COLLECTION_NAME.insert(document)

以下文档可以存储在 MongoDB 的 runoob 数据库 的 col 集合中：

> use runoob
switched to db runoob
> db.col.insert({title:"Mongo 教程",description:"MongoDB 是一个Nosql 数据库",url:"baidu.com",tages:['mongodb','database','Nosql']})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> 

以上实例中 col 是我们的集合名，如果该集合不在该数据库中， MongoDB 会自动创建该集合并插入文档。

查看已插入文档：

> db.col.find()
{ "_id" : ObjectId("5c873ba1684bc0bda7811a41"), "title" : "Mongo 教程", "description" : "MongoDB 是一个Nosql 数据库", "url" : "baidu.com", "tages" : [ "mongodb", "database", "Nosql" ] }
> 

我们也可以将数据定义为一个变量，如下所示：

> document=({title: 'MongoDB 教程', 
    description: 'MongoDB 是一个 Nosql 数据库',
    by: '菜鸟教程',
    url: 'http://www.runoob.com',
    tags: ['mongodb', 'database', 'NoSQL'],
    likes: 100
});

执行后显示结果如下：

{
        "title" : "MongoDB 教程",
        "description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库",
        "by" : "菜鸟教程",
        "url" : "http://www.runoob.com",
        "tags" : [
                "mongodb",
                "database",
                "NoSQL"
        ],
        "likes" : 100
}

执行插入操作：

> db.col.insert(document)
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> 

插入文档你也可以使用 db.col.save(document) 命令。如果不指定 _id 字段 save() 方法类似于 insert() 方法。如果指定 _id 字段，则会更新该 _id 的数据。