MongoDB API 详解：从核心操作到高级功能-优快云博客

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MongoDB API 详解：从核心操作到高级功能

MongoDB 提供了丰富的 API 接口，支持多种编程语言和场景。以下是其核心功能的详解，涵盖基础操作、高级查询、事务处理及管理接口。

一、核心 API 分类

1. 连接与配置

驱动连接（以 Node.js 为例）：

const { MongoClient } = require('mongodb');
const uri = 'mongodb://localhost:27017';
const client = new MongoClient(uri);
await client.connect();

连接池配置：

const client = new MongoClient(uri, {
  maxPoolSize: 100,
  minPoolSize: 10,
  waitQueueTimeoutMS: 5000
});

2. CRUD 操作

插入文档：

await db.collection('users').insertOne({
  name: 'Alice',
  age: 30,
  email: 'alice@example.com'
});

查询文档：

// 精确匹配
const user = await db.collection('users').findOne({ _id: new ObjectId('65a1b2c3d4e5f60000000001') });

// 条件查询
const users = await db.collection('users').find({ age: { $gt: 25 } }).toArray();

更新文档：

await db.collection('users').updateOne(
  { _id: user._id },
  { $set: { age: 31 }, $inc: { loginCount: 1 } }
);

删除文档：

await db.collection('users').deleteOne({ _id: user._id });

3. 聚合管道

基础聚合：

const results = await db.collection('orders').aggregate([
  { $match: { status: 'shipped' } },
  { $group: { _id: '$customer_id', total: { $sum: '$amount' } } },
  { $sort: { total: -1 } }
]).toArray();

高级操作：

// 窗口函数（MongoDB 5.0+）
{ $setWindowFields: {
    sortBy: { createdAt: 1 },
    output: {
      rowNumber: { $rowNumber: {} },
      rank: { $rank: {} }
    }
  }
}

二、高级功能 API

1. 事务处理

单文档事务（自动提交）：

await db.collection('accounts').updateOne(
  { _id: 'A' },
  { $inc: { balance: -100 } }
);

多文档事务（副本集/分片集群）：

const session = client.startSession();
try {
  await session.withTransaction(async () => {
    await db.collection('accounts').updateOne(
      { _id: 'A' },
      { $inc: { balance: -100 } },
      { session }
    );
    await db.collection('accounts').updateOne(
      { _id: 'B' },
      { $inc: { balance: 100 } },
      { session }
    );
  });
} finally {
  await session.endSession();
}

2. 索引管理

创建索引：

// 单字段索引
await db.collection('users').createIndex({ email: 1 });

// 复合索引
await db.collection('orders').createIndex({ customer_id: 1, status: -1 });

// TTL 索引（自动删除过期数据）
await db.collection('logs').createIndex({ createdAt: 1 }, { expireAfterSeconds: 86400 });

索引优化：

// 查看索引使用情况
const stats = await db.collection('users').aggregate([
  { $indexStats: {} }
]).toArray();

3. 变更流（Change Streams）

监听集合变更：

const pipeline = [
  { $match: { operationType: { $in: ['insert', 'update'] } } }
];
const changeStream = db.collection('users').watch(pipeline);

changeStream.on('change', (next) => {
  console.log('变更事件:', next);
});

分片集群支持：

// 监听整个数据库的变更
const dbChangeStream = client.db('ecommerce').watch();

三、管理 API

1. 用户与权限

创建用户：

await db.admin().command({
  createUser: 'app_user',
  pwd: 'SecurePass123!',
  roles: [
    { role: 'readWrite', db: 'ecommerce' },
    { role: 'read', db: 'logs' }
  ]
});

角色管理：

// 创建自定义角色
await db.admin().command({
  createRole: 'analytics_user',
  privileges: [
    { resource: { db: 'ecommerce', collection: 'orders' }, actions: ['find', 'aggregate'] }
  ],
  roles: []
});

2. 副本集与分片管理

副本集状态：

const status = await db.admin().command({ replSetGetStatus: 1 });

分片配置：

// 启用分片
await db.admin().command({ enableSharding: 'ecommerce' });

// 对集合分片
await db.admin().command({ shardCollection: 'ecommerce.orders', key: { customer_id: 1 } });

四、性能优化 API

1. 解释计划

查询分析：

const plan = await db.collection('users').find({ age: { $gt: 25 } }).explain();
console.log(plan.queryPlanner.winningPlan);

2. 性能监控

服务器状态：

const serverStatus = await db.admin().command({ serverStatus: 1 });
console.log(`连接数: ${serverStatus.connections.current}`);

锁统计：

const locks = serverStatus.locks;
console.log(`全局写锁占比: ${(locks.global.acquireWaitCount.R / serverStatus.uptime) * 100}%`);

五、最佳实践

连接管理：

使用连接池避免频繁开销。

生产环境启用 TLS 加密：

const client = new MongoClient(uri, {
  tls: true,
  tlsCAFile: '/etc/mongo/ca.pem'
});

错误处理：

捕获特定异常（如 MongoServerError）：

try {
  await db.collection('users').insertOne({});
} catch (err) {
  if (err instanceof MongoServerError && err.code === 11000) {
    console.log('重复键错误');
  }
}