非关系型数据库MongoDB（文档型数据库）介绍与使用实例

MongoDB介绍

        MongoDB是一种开源的文档型数据库管理系统，它使用类似于JSON的BSON格式（Binary JSON）来存储数据。与传统关系型数据库不同，MongoDB不使用表和行的结构，而是采用集合（Collection）(Mysql表)和文档（Document）（MySql行）的概念来组织数据。

• 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。
• 它支持的数据结构非常松散，是类似json的bson格式，因此可以存储比较复杂的数据类型。
• Mongo最大的特点是它支持的查询语言非常强大，其语法有点类似于面向对象的查询语言，几乎可以实现类似关系数据库单表查询的绝大部分功能，而且还支持对数据建立索引

MongoDB的主要特点包括：

1. 强大的灵活性：MongoDB的文档模型允许存储不同结构的数据，使用者可以轻松地添加、修改和删除字段，而无需进行复杂的模式迁移。

2. 高性能：MongoDB支持水平扩展，可以实现高并发和大规模的数据处理。它还提供了索引和查询优化等功能，以提高读取和写入的性能。

3. 高可用性：MongoDB支持主从复制和分片的特性，可以实现数据的备份和故障恢复。当主节点出现故障时，系统可以自动切换为备用节点来提供服务。

4. 丰富的查询语言：MongoDB使用类似于SQL的查询语言来进行数据的查询和聚合操作。同时，它还提供了地理空间查询和全文索引等功能，以满足各种复杂的查询需求。

使用场景

MongoDB是一种非关系型数据库，适用于许多不同的使用场景。以下是一些常见的

网站数据存储：

        实时应用：MongoDB 非常适合需要频繁插入、更新和查询的实时应用程序，比如新闻feed、博客、论坛、评论系统等，其快速的写入速度和高效的查询性能有利于应对高并发访问。

游戏开发：

        游戏用户信息：存储玩家账户、角色属性、装备、积分等数据，内嵌文档结构能很好地满足这类复杂且动态变化的数据需求。

        实时数据分析：游戏事件日志、实时排行榜等场景要求数据库具备快速写入和即时查询的能力。

物流与电商：

        订单管理：订单信息、商品库存、交易历史等，MongoDB 对频繁更新的状态跟踪表现优秀。

        用户行为分析：记录并分析用户浏览、购买、搜索等行为数据。

社交网络：

        用户资料与社交关系：存储用户个人信息、好友列表、消息记录等半结构化数据。

        地理位置服务：利用地理空间索引轻松实现附近的用户、地点查找功能。

物联网（IoT）：

        设备数据存储：收集来自各种智能设备的实时或周期性上报的数据，如温度、湿度、状态变化等信息。

        日志记录与分析：处理大量的设备日志数据，进行多维度分析和实时监控。

内容管理系统：

        博客文章、多媒体内容存储：支持大文本、富媒体类型的内容存储，同时方便实现内容标签、分类等关联查询。

视频直播和流媒体：

        用户活动记录：存储用户观看历史、互动行为（如送礼、弹幕）等信息。

        实时统计与计费：对用户活动数据进行实时统计和计费计算。

缓存系统：

        高性能缓存：作为高速缓存层，存储经常访问但不需永久保存或可以容忍短时间丢失的数据。

大数据分析：

        聚合框架：MongoDB 内置了强大的聚合管道功能，可以在数据库层面完成数据预处理和初步分析。

 关键名词

在 MongoDB 中有三个比较重要的名词：数据库、集合、文档！

数据库 (Database)

        在 MongoDB 中，数据库是最顶层的逻辑容器，它包含一组集合（collections）。每个 MongoDB 实例可以包含多个数据库，而且数据库之间相互独立，互不影响。

集合 (Collection)

        集合类似于关系型数据库中的表，它是 MongoDB 中存储文档的容器。集合中的文档不需要预先定义 schema（模式），也就是说，同一个集合中的文档可以有不同的字段结构。每个集合中的文档都有唯一的 _id 字段作为主键标识符。例如，users 或 orders 都可以是集合名，它们分别存储用户信息或订单数据。

文档 (Document)

        文档是 MongoDB 中的基本数据单元，它对应于关系型数据库中的行。文档是以 BSON（Binary JSON）格式存储的数据结构，类似于 JSON 对象，支持嵌套结构和数组。每个文档包含多个键值对，键为字符串，值可以是各种数据类型，包括其他文档、数组和其他复杂结构。例如，一个用户文档可能如下所示：

MongoDB 使用 

引用依赖包

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-mongodb</artifactId>
        </dependency>

配置文件配置mongodb资料（.property文件）

# MongoDB连接信息
spring.data.mongodb.host = 192.168.23.27
spring.data.mongodb.port = 27017
spring.data.mongodb.database = mall
spring.data.mongodb.auto-index-creation = true

准备对象Person

@Document(collection = "person") // 指定集合名称，就是类似mysql的表，如果不指定就以类名称作为集合名称
@Data
public class Person {
    @Id // 文档id, 很重要，类似mysql表的主键
    private Long id;
    private String name;
    private Integer age;
    /**
     * 创建一个10秒之后文档自动删除的索引 结合 spring.data.mongodb.auto-index-creation = true 一起使用
       创建一个10秒之后文档自动删除, 类似 redis ttl
注意：这个字段必须是date类型或者是一个包含date类型值的数组字段，一般我们使用date类型；

     */
    @Indexed(expireAfterSeconds=10)
    private LocalDateTime createTime;
}

新增文档 

 @Autowired
    private MongoTemplate mongoTemplate;

    /**
     * 插入文档
     */
    @Test
    void insert() {
        Person person =new Person();
        person.setId(20530712L);
        person.setName("张三");
        person.setAge(26);
        mongoTemplate.insert(person);

    }
    /**
     * 自定义集合，插入文档
     */
    @Test
    public void insertCustomCollection() throws Exception {
        Person person =new Person();
        person.setId(20530712L);
        person.setName("张三");
        person.setAge(26);
        person.setCreateTime(LocalDateTimeUtil.now());
        mongoTemplate.insert(person, "custom_person");
    }
    /**
     * 批量插入文档
     */
    @Test
    public void insertBatch() throws Exception {
        List<Person> personList = new ArrayList<>();
        for (int i = 1; i < 5; i++) {
            Person person =new Person();
            person.setId((long) i);
            person.setName("张三"+i);
            person.setAge(26);
            person.setCreateTime(LocalDateTimeUtil.now());
            personList.add(person);

        }

       //mongoTemplate.insert(personList, "custom_person");
        mongoTemplate.insertAll(personList);
    }
    /**
     * 存储文档，如果没有插入，否则更新
     * 在存储文档的时候会通过主键 ID 进行判断，如果存在就更新，否则就插入
     */
    @Test
    public void save() throws Exception {
        Person person =new Person();
        person.setId(1L);
        person.setName("张三33");
        person.setAge(26);
        person.setCreateTime(LocalDateTimeUtil.now());
        mongoTemplate.save(person);
    }

修改文档

 @Autowired
    private MongoTemplate mongoTemplate;

    /**
     * 更新文档，匹配查询到的文档数据中的第一条数据
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void update1() throws Exception {
     
        //更新条件
        Query query= new Query(Criteria.where("id").is(2));

        //更新值
        Update update= new Update().set("name", person.getName()).set("age", 32);

        //更新查询满足条件的文档数据（第一条）
        UpdateResult result =mongoTemplate.updateFirst(query, update, Person.class);
        System.out.println("更新条数：" + result.getMatchedCount());
    }
    /**
     * 更新文档，匹配查询到的文档数据中的所有数据
     */
    @Test
    public void updateMany() throws Exception {

        //更新年龄大于等于32的人
        Query query= new Query(Criteria.where("age").gte(18));

        //更新姓名为 “我成人了”
        Update update= new Update().set("name", "我成人了");

        //更新查询满足条件的文档数据（全部）
        UpdateResult result = mongoTemplate.updateMulti(query, update, Person.class);
        System.out.println("更新条数：" + result.getMatchedCount());
    }

删除文档

@Autowired
    private MongoTemplate mongoTemplate;

    /**
     * 删除符合条件的所有文档
     */
    @Test
    public void remove() throws Exception {
      //删除年龄小于18的所有人
        Query query = new Query(Criteria.where("age").lt(18));
        DeleteResult result = mongoTemplate.remove(query, Person.class);
        System.out.println("删除条数：" + result.getDeletedCount());
    }

    /**
     * 删除符合条件的单个文档，并返回删除的文档
     */
    @Test
    public void findAndRemove() throws Exception {

        Query query = new Query(Criteria.where("id").is(1L));
        Person result = mongoTemplate.findAndRemove(query, Person.class);
        System.out.println("删除的文档数据：" + result);
    }

    /**
     * 删除符合条件的所有文档，并返回删除的文档
     */
    @Test
    public void findAllAndRemove() throws Exception {

        // 使用 in 删除 符合条件的多条文档，并返回
        Query query = new Query(Criteria.where("id").in(1,2,3));
        List<Person> result = mongoTemplate.findAllAndRemove(query, Person.class);
        System.out.println("删除的文档数据：" + result.toString());
    }

查询文档

原生查询

db.getCollection("my_person").find({ name: /^张/ ,name: /大$/})


db.getCollection("my_person").find({ name: /^张/,age:{$lte:12}})

Java实现

@Autowired
    private MongoTemplate mongoTemplate;

    /**
     * 查询集合中的全部文档数据
     */
    @Test
    public void findAll()  {
        List<Person> result = mongoTemplate.findAll(Person.class);
        System.out.println("查询结果：" + result.toString());
    }

    /**
     * 查询集合中指定的ID文档数据
     */
    @Test
    public void findById() {
        long id = 2L;
        Person result = mongoTemplate.findById(id, Person.class);
        System.out.println("查询结果：" + result.toString());
    }
    /**
     * 根据条件查询集合中符合条件的文档，返回第一条数据
     */
    @Test
    public void findOne() {
        Query query = new Query(Criteria.where("name").is("张三3"));
        Person result = mongoTemplate.findOne(query, Person.class);
        System.out.println("查询结果：" + result.toString());
    }

    /**
     * 根据条件查询所有符合条件的文档
     */
    @Test
    public void findByCondition() {

        Query query = new Query(Criteria.where("age").gt(18));
        List<Person> result = mongoTemplate.find(query, Person.class);
        System.out.println("查询结果：" + result.toString());
    }
    /**
     * 根据【AND】关联多个查询条件，查询集合中所有符合条件的文档数据
     */
    @Test
    public void findByAndCondition() {
        // 创建条件
        Criteria name = Criteria.where("name").is("张三");
        Criteria age = Criteria.where("age").is(18);
        // 创建条件对象，将上面条件进行 AND 关联
        Criteria criteria = new Criteria().andOperator(name, age);
        // 创建查询对象，然后将条件对象添加到其中
        Query query = new Query(criteria);
        List<Person> result = mongoTemplate.find(query, Person.class);
        System.out.println("查询结果：" + result.toString());
    }
    /**
     * 根据【OR】关联多个查询条件，查询集合中的文档数据
     */
    @Test
    public void findByOrCondition() {
        // 创建条件
        Criteria criteriaUserName = Criteria.where("name").is("张三");
        Criteria criteriaPassWord = Criteria.where("age").is(22);
        // 创建条件对象，将上面条件进行 OR 关联
        Criteria criteria = new Criteria().orOperator(criteriaUserName, criteriaPassWord);
        // 创建查询对象，然后将条件对象添加到其中
        Query query = new Query(criteria);
        List<Person> result = mongoTemplate.find(query, Person.class);
        System.out.println("查询结果：" + result.toString());
    }
    /**
     * 根据【IN】关联多个查询条件，查询集合中的文档数据
     */
    @Test
    public void findByInCondition() {
        // 设置查询条件参数
        List<Long> ids = Arrays.asList(10L, 11L, 12L);
        // 创建条件
        Criteria criteria = Criteria.where("id").in(ids);
        // 创建查询对象，然后将条件对象添加到其中
        Query query = new Query(criteria);
        List<Person> result = mongoTemplate.find(query, Person.class);
        System.out.println("查询结果：" + result.toString());
    }

    /**
     * 根据【逻辑运算符】查询集合中的文档数据
     */
    @Test
    public void findByOperator() {
        // 设置查询条件参数
        int min = 20;
        int max = 35;
        Criteria criteria = Criteria.where("age").gt(min).lte(max);
        // 创建查询对象，然后将条件对象添加到其中
        Query query = new Query(criteria);
        List<Person> result = mongoTemplate.find(query, Person.class);
        System.out.println("查询结果：" + result.toString());
    }
    /**
     * 根据【正则表达式】查询集合中的文档数据
     */
    @Test
    public void findByRegex() {
        // 设置查询条件参数
        String regex = "^张";
        Criteria criteria = Criteria.where("name").regex(regex);
        // 创建查询对象，然后将条件对象添加到其中
        Query query = new Query(criteria);
        List<Person> result = mongoTemplate.find(query, Person.class);
        System.out.println("查询结果：" + result.toString());
    }

    /**
     * 根据条件查询集合中符合条件的文档，获取其文档列表并排序
     */
    @Test
    public void findByConditionAndSort() {
        Query query = new Query(Criteria.where("name").is("张三")).with(Sort.by("age"));
        List<Person> result = mongoTemplate.find(query, Person.class);
        System.out.println("查询结果：" + result.toString());
    }

    /**
     * 根据单个条件查询集合中的文档数据，并按指定字段进行排序与限制指定数目
     */
    @Test
    public void findByConditionAndSortLimit() {
        String userName = "张三";
        //从第5行开始，查询3条数据返回
        Query query = new Query(Criteria.where("name").is("张三"))
                .with(Sort.by("createTime"))
                .limit(3).skip(5);
        List<Person> result = mongoTemplate.find(query, Person.class);
        System.out.println("查询结果：" + result.toString());
    }
    /**
     * 统计集合中符合【查询条件】的文档【数量】
     */
    @Test
    public void countNumber() {
        // 设置查询条件参数
        String regex = "^张*";
        Criteria criteria = Criteria.where("name").regex(regex);
        // 创建查询对象，然后将条件对象添加到其中
        Query query = new Query(criteria);
        long count = mongoTemplate.count(query, Person.class);
        System.out.println("统计结果：" + count);
    }

创建索引

@Autowired
    private MongoTemplate mongoTemplate;

    /**
     * 创建升序索引
     */
    @Test
    public void createAscendingIndex() {
        // 设置字段名称
        String field = "age";
        // 创建索引
        mongoTemplate.getCollection("person").createIndex(Indexes.descending(field));
    }

    /**
     * 根据索引名称移除索引
     */
    @Test
    public void removeIndex() {
        // 设置字段名称
        String field = "age_1";
        // 删除索引
        mongoTemplate.getCollection("person").dropIndex(field);
    }


    /**
     * 查询集合中所有的索引
     */
    @Test
    public void getIndexAll() {
        // 获取集合中所有列表
        ListIndexesIterable<Document> indexList =   mongoTemplate.getCollection("person").listIndexes();
        // 获取集合中全部索引信息
        for (Document document : indexList) {
            System.out.println("索引列表：" + document);
        }
    }