C# 与 MongoDB 库：深度解析与实战指南

最新推荐文章于 2025-07-09 10:58:08 发布

原创最新推荐文章于 2025-07-09 10:58:08 发布 · 893 阅读

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在当今快节奏的应用程序开发领域，高效的数据存储与管理无疑是构建稳健软件系统的基石。MongoDB 作为一款备受瞩目的 NoSQL 数据库，以其灵活的文档模型、卓越的可扩展性以及出色的性能，在各类项目中得到了广泛应用。而 C# 凭借其强大的功能和丰富的生态系统，成为了众多开发者青睐的编程语言。当 C# 遇上 MongoDB，借助官方提供的 MongoDB 驱动库，两者得以无缝协作，为开发者带来便捷高效的数据处理体验。今天，就让我们一同深入探索 C# 中 MongoDB 库的使用，从基础概念到实际操作，逐步掌握这一强大组合的应用技巧。

MongoDB 基础概念速览

文档（Document）：数据的基本单元

MongoDB 以文档形式存储数据，文档本质上是一个有序的键值对集合。与传统关系型数据库中的行相比，它更加灵活，不同文档的结构可以各不相同。例如，一个简单的用户文档可表示为：

{
    "name": "John Doe",
    "age": 30,
    "email": "johndoe@example.com"
}

这种灵活性使得 MongoDB 能够轻松应对多样化的数据存储需求，无论是结构化数据还是半结构化数据。

集合（Collection）：文档的容器

集合类似于关系型数据库中的表，是一组文档的集合。集合中的文档无需遵循统一的结构，这使得 MongoDB 在存储各种类型数据时具有极高的适应性。例如，名为 “users” 的集合可容纳不同结构的用户文档，为开发者提供了极大的便利。

数据库（Database）：逻辑存储单元

数据库是 MongoDB 存储数据的逻辑容器，一个 MongoDB 实例可包含多个数据库。每个数据库拥有独立的集合和权限控制，确保数据的安全与隔离。

C# 项目接入 MongoDB 的前期准备

安装 MongoDB 驱动库

在 C# 项目中使用 MongoDB，首先需安装官方提供的 MongoDB.Driver 库。借助 NuGet 包管理器，安装过程变得轻松简单。在 Visual Studio 中，右键点击项目，选择 “管理 NuGet 程序包”，在搜索框中输入 “MongoDB.Driver”，随后点击安装即可完成库的引入。

建立与 MongoDB 的连接

安装好驱动库后，下一步便是在代码中建立与 MongoDB 的连接。以下是一个简洁的连接示例：

using MongoDB.Driver;
using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 连接字符串
        string connectionString = "mongodb://localhost:27017";
        // 创建MongoClient对象
        MongoClient client = new MongoClient(connectionString);
        // 获取数据库
        IMongoDatabase database = client.GetDatabase("testdb");
        Console.WriteLine("Connected to MongoDB!");
    }
}

上述代码中，我们首先定义了连接字符串，指定了 MongoDB 服务器的地址和端口。接着创建了MongoClient对象，通过该对象成功获取到一个数据库实例。这里获取的数据库名为 “testdb”，若该数据库不存在，MongoDB 会在插入数据时自动创建，为开发者省去了手动创建数据库的繁琐步骤。

数据操作实战：增删改查全掌握

插入文档：向集合中添加数据

插入单个文档

获取数据库实例后，可进一步获取集合，并向集合中插入文档。以下是插入单个用户文档的示例：

using MongoDB.Bson;
using MongoDB.Driver;
using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        string connectionString = "mongodb://localhost:27017";
        MongoClient client = new MongoClient(connectionString);
        IMongoDatabase database = client.GetDatabase("testdb");
        // 获取集合
        IMongoCollection<BsonDocument> collection = database.GetCollection<BsonDocument>("users");

        // 创建一个BsonDocument对象表示文档
        BsonDocument user = new BsonDocument
        {
            { "name", "Alice" },
            { "age", 25 },
            { "email", "alice@example.com" }
        };

        // 插入文档
        collection.InsertOne(user);
        Console.WriteLine("Document inserted successfully!");
    }
}

在这个例子中，我们先通过数据库实例获取名为 “users” 的集合，然后创建BsonDocument对象来表示要插入的用户文档，最后利用InsertOne方法将文档插入集合。

插入多个文档

一次性插入多个文档同样简单，示例如下：

using MongoDB.Bson;
using MongoDB.Driver;
using System;
using System.Collections.Generic;

class Program
{
    static void Main()
    {
        string connectionString = "mongodb://localhost:27017";
        MongoClient client = new MongoClient(connectionString);
        IMongoDatabase database = client.GetDatabase("testdb");
        IMongoCollection<BsonDocument> collection = database.GetCollection<BsonDocument>("users");

        List<BsonDocument> users = new List<BsonDocument>
        {
            new BsonDocument
            {
                { "name", "Bob" },
                { "age", 35 },
                { "email", "bob@example.com" }
            },
            new BsonDocument
            {
                { "name", "Charlie" },
                { "age", 40 },
                { "email", "charlie@example.com" }
            }
        };

        collection.InsertMany(users);
        Console.WriteLine("Multiple documents inserted successfully!");
    }
}

这里我们创建了一个BsonDocument对象列表，每个对象代表一个用户文档，然后使用InsertMany方法一次性插入多个文档，大大提高了数据插入的效率。

查询文档：从集合中检索数据

基本查询

查询文档是数据库操作中极为常用的操作之一。以下是一个简单的查询示例，用于查询 “users” 集合中年龄大于 30 的用户：

using MongoDB.Bson;
using MongoDB.Driver;
using System;
using System.Linq;

class Program
{
    static void Main()
    {
        string connectionString = "mongodb://localhost:27017";
        MongoClient client = new MongoClient(connectionString);
        IMongoDatabase database = client.GetDatabase("testdb");
        IMongoCollection<BsonDocument> collection = database.GetCollection<BsonDocument>("users");

        // 创建查询过滤器
        var filter = Builders<BsonDocument>.Filter.Gt("age", 30);
        // 执行查询
        var result = collection.Find(filter).ToList();

        foreach (var document in result)
        {
            Console.WriteLine(document);
        }
    }
}

在上述代码中，我们使用Builders<BsonDocument>.Filter创建查询过滤器，通过Gt方法表示 “大于” 条件。接着通过Find方法执行查询，并利用ToList方法将查询结果转换为列表，以便遍历输出。

复杂查询

除了基本的比较操作，我们还能进行更复杂的查询，如组合多个条件、使用正则表达式等。以下是一个查询名字以 “J” 开头且年龄小于 40 的用户的示例：

using MongoDB.Bson;
using MongoDB.Driver;
using System;
using System.Linq;

class Program
{
    static void Main()
    {
        string connectionString = "mongodb://localhost:27017";
        MongoClient client = new MongoClient(connectionString);
        IMongoDatabase database = client.GetDatabase("testdb");
        IMongoCollection<BsonDocument> collection = database.GetCollection<BsonDocument>("users");

        var filter = Builders<BsonDocument>.Filter.And(
            Builders<BsonDocument>.Filter.Regex("name", new BsonRegularExpression("^J")),
            Builders<BsonDocument>.Filter.Lt("age", 40)
        );

        var result = collection.Find(filter).ToList();

        foreach (var document in result)
        {
            Console.WriteLine(document);
        }
    }
}

在此示例中，我们运用Builders<BsonDocument>.Filter.And方法将两个条件组合起来，一个是使用正则表达式匹配名字以 “J” 开头，另一个是年龄小于 40，从而实现了复杂条件下的精准查询。

更新文档：修改集合中的已有数据

更新单个文档

更新文档可对集合中已有的文档进行修改。以下是一个将 “users” 集合中名字为 “Alice” 的用户年龄更新为 26 的示例：

using MongoDB.Bson;
using MongoDB.Driver;
using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        string connectionString = "mongodb://localhost:27017";
        MongoClient client = new MongoClient(connectionString);
        IMongoDatabase database = client.GetDatabase("testdb");
        IMongoCollection<BsonDocument> collection = database.GetCollection<BsonDocument>("users");

        var filter = Builders<BsonDocument>.Filter.Eq("name", "Alice");
        var update = Builders<BsonDocument>.Update.Set("age", 26);

        collection.UpdateOne(filter, update);
        Console.WriteLine("Document updated successfully!");
    }
}

在这个例子中，我们首先创建查询过滤器，用于定位名字为 “Alice” 的文档。然后创建更新操作，借助Set方法将 “age” 字段的值更新为 26，最后通过UpdateOne方法执行更新操作。

更新多个文档

若要更新多个符合条件的文档，可使用UpdateMany方法。例如，将 “users” 集合中所有年龄大于 35 的用户年龄增加 1：

using MongoDB.Bson;
using MongoDB.Driver;
using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        string connectionString = "mongodb://localhost:27017";
        MongoClient client = new MongoClient(connectionString);
        IMongoDatabase database = client.GetDatabase("testdb");
        IMongoCollection<BsonDocument> collection = database.GetCollection<BsonDocument>("users");

        var filter = Builders<BsonDocument>.Filter.Gt("age", 35);
        var update = Builders<BsonDocument>.Update.Inc("age", 1);

        collection.UpdateMany(filter, update);
        Console.WriteLine("Multiple documents updated successfully!");
    }
}

这里我们运用Inc方法增加 “age” 字段的值，并通过UpdateMany方法对所有符合条件的文档进行批量更新，极大地提高了数据更新的效率。

删除文档：从集合中移除数据

删除单个文档

删除文档也是常见的数据库操作。以下是删除 “users” 集合中名字为 “Bob” 的用户文档的示例：

using MongoDB.Bson;
using MongoDB.Driver;
using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        string connectionString = "mongodb://localhost:27017";
        MongoClient client = new MongoClient(connectionString);
        IMongoDatabase database = client.GetDatabase("testdb");
        IMongoCollection<BsonDocument> collection = database.GetCollection<BsonDocument>("users");

        var filter = Builders<BsonDocument>.Filter.Eq("name", "Bob");
        collection.DeleteOne(filter);
        Console.WriteLine("Document deleted successfully!");
    }
}

在此示例中，我们创建查询过滤器找到名字为 “Bob” 的文档，然后使用DeleteOne方法将其删除。

删除多个文档

若要删除多个符合条件的文档，可使用DeleteMany方法。例如，删除 “users” 集合中所有年龄小于 25 的用户文档：

using MongoDB.Bson;
using MongoDB.Driver;
using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        string connectionString = "mongodb://localhost:27017";
        MongoClient client = new MongoClient(connectionString);
        IMongoDatabase database = client.GetDatabase("testdb");
        IMongoCollection<BsonDocument> collection = database.GetCollection<BsonDocument>("users");

        var filter = Builders<BsonDocument>.Filter.Lt("age", 25);
        collection.DeleteMany(filter);
        Console.WriteLine("Multiple documents deleted successfully!");
    }
}

这里通过DeleteMany方法，一次性删除所有符合年龄小于 25 条件的文档，实现了批量数据删除操作。

实战案例：构建简单用户管理系统

项目需求剖析

我们的目标是构建一个简单的用户管理系统，该系统需具备用户添加、查询、更新和删除功能。用户信息涵盖姓名、年龄、邮箱和地址。

项目结构设计

创建一个 C# 控制台应用程序项目，项目结构如下：

Program.cs：作为主程序入口，负责处理用户输入并调用相应的业务逻辑。

User.cs：用于定义用户类，精确表示用户信息。

UserService.cs：封装用户相关的数据库操作，包括插入、查询、更新和删除。

代码实现详解

定义 User 类

using MongoDB.Bson;
using MongoDB.Bson.Serialization.Attributes;

public class User
{
    [BsonId]
    [BsonRepresentation(BsonType.ObjectId)]
    public string Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    public string Email { get; set; }
    public string Address { get; set; }
}

在这个类中，我们使用BsonId和BsonRepresentation特性指定Id字段为 MongoDB 文档的唯一标识，并将其表示为ObjectId类型，确保每个用户文档在数据库中的唯一性。

实现 UserService 类

using MongoDB.Driver;
using System.Collections.Generic;

public class UserService
{
    private readonly IMongoCollection<User> _usersCollection;

    public UserService(string connectionString, string databaseName, string collectionName)
    {
        var client = new MongoClient(connectionString);
        var database = client.GetDatabase(databaseName);
        _usersCollection = database.GetCollection<User>(collectionName);
    }

    public void AddUser(User user)
    {
        _usersCollection.InsertOne(user);
    }

    public List<User> GetAllUsers()
    {
        return _usersCollection.Find(_ => true).ToList();
    }

    public User GetUserById(string id)
    {
        var filter = Builders<User>.Filter.Eq(u => u.Id, id);
        return _usersCollection.Find(filter).FirstOrDefault();
    }

    public void UpdateUser(User user)
    {
        var filter = Builders<User>.Filter.Eq(u => u.Id, user.Id);
        var update = Builders<User>.Update
           .Set(u => u.Name, user.Name)
           .Set(u => u.Age, user.Age)
           .Set(u => u.Email, user.Email)
           .Set(u => u.Address, user.Address);
        _usersCollection.UpdateOne(filter, update);
    }

    public void DeleteUser(string id)
    {
        var filter = Builders<User>.Filter.Eq(u => u.Id, id);
        _usersCollection.DeleteOne(filter);
    }
}

在UserService类中，通过构造函数获取 MongoDB 集合。随后实现了添加用户、获取所有用户、根据 Id 获取用户、更新用户和删除用户的方法。这些方法充分利用了 MongoDB 驱动库提供的相应操作，为用户管理系统提供了坚实的数据操作支持。

编写 Program.cs

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        string connectionString = "mongodb://localhost:27017";
        string databaseName = "userdb";
        string collectionName = "users";

        UserService userService = new UserService(connectionString, databaseName, collectionName);

        while (true)
        {
            Console.WriteLine("1. Add User");
            Console.WriteLine("2. Get All Users");
            Console.WriteLine("3. Get User by Id");
            Console.WriteLine("4. Update User");
            Console.WriteLine("5. Delete User");
            Console.WriteLine("6. Exit");
            Console.Write("Enter your choice: ");

            string choice = Console.ReadLine();

            switch (choice)
            {
                case "1":
                    Console.Write("Enter name: ");
                    string name = Console.ReadLine();
                    Console.Write("Enter age: ");
                    int age = int.Parse(Console.ReadLine());
                    Console.Write("Enter email: ");
                    string email = Console.ReadLine();
                    Console.Write("Enter address: ");
                    string address = Console.ReadLine();

                    User newUser = new User
                    {
                        Name = name,
                        Age = age,
                        Email = email,
                        Address = address
                    };

                    userService.AddUser(newUser);
                    Console.WriteLine("User added successfully!");
                    break;
                case "2":
                    var allUsers = userService.GetAllUsers();
                    foreach (var user in allUsers)
                    {
                        Console.WriteLine($"Id: {user.Id}, Name: {user.Name}, Age: {user.Age}, Email: {user.Email}, Address: {user.Address}");
                    }
                    break;
                case "3":
                    Console.Write("Enter user id: ");
                    string userId = Console.ReadLine();
                    var userById