mongodb必会知识点
By CaesarChang 张旭 合作: [email protected]
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号码 1153132260
1 简介:
MongoDB是一个基于分布式文件存储的数据库。由C++语言编写。MongoDB是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，
它支持的数据结构非常松散，是类似json的bson，含义为Binary JSON（二进制JSON）
1.2 特点
(1) 面向集合存储，易存储对象类型的数据(2) 支持动态查询(3) 支持完全索引，包含内部对象(4) 支持复制和故障恢复(5) 支持多种开发语言(6) 使用高效的二进制数据存储，包括大型对象 ( 如视频等 )
1.3
适用场景
1 ）网站实时数据处理。它非常适合实时的插入、更新与查询，并具备网站实时数据存储所需的复制及高度伸缩性。2 ）缓存。由于性能很高，它适合作为信息基础设施的缓存层。在系统重启之后，由它搭建的持久化缓存层可以避免下层的数据源过载。3 ）高伸缩性的场景。非常适合由数十或数百台服务器组成的数据库，它的路线图中已经包含对MapReduce 引擎的内置支持。
2.基本操作
2.1支持的数据类型:
3.1 null
null用于表示空值或不存在的字段。示例如下：{"x" : null}3.2 布尔类型布尔型数据有 true 和 false两个值。示例如下：{"x" : true}3.3 数值类型在 Mongo shell 中，默认使用 64 位浮点型数据。因此，会有以下两种数值形式：{"x" : 2.32}// 或 {"x" : 2}对于整数类型，可以使用 NumberInt()( 位有符号整型 ) 或 NumberLong()(8 位有符号整型 ) 方法进行转换。示例如下：{"x" : NumberInt(2)}{"x" : NumberLong(2)}3.4 字符串MongoDB 中字符串类型使用 UTF-8 编码的字符表示。示例如下：{"x" : "[email protected]"}3.5 日期类型MongoDB 中日期使用时间戳表示，单位为毫秒，不存储时区。示例如下：创建日期对象时应该使用 new Date() ，而非构造函数 Date() 。将构造函数作为函数时返回的日期格式是字符串，而非日期对象（与 JavaScript 工作机制有关）。{"x" : new Date()}3.6 正则表达式MongoDB 中可使用与 JavaScript 相同的正则表达式进行查询筛选等。示例如下：{"x" : /www/i}3.7 数组数据集可以用数组格式存储，与 JavaSript 中的数组表示相同。示例如下：数组中可以包含不同类型的数据元素，包括内嵌文档和数组等。所有 MongoDB 中键 - 值对支持的数据类型都可以用做数组的值。{"x" : ["kaikeba", "kaikeba.com"]}3.8 内嵌文档文档中可以嵌套一个子文档。在 MongoDB 文档总大小限制为 16MB ，建议使用子文档的形式组织数据，子文档查询效率要高于多键查询。示例如下：文档可以做为键的值，即：内嵌文档。 MongoDB 与关系型数据库相比，最大的优势就是内嵌文档。与关系型数据库的扁平化数据结构相比，使用内嵌文档可以数据的组织方式更加自然。{"x" : {"kaikeba" : "kaikeba.com"}}3.9 _id 和 ObjectIdMongoDB 中每个文档都有一个 " id" 键， " id" 可以是任何类型，不指 "_id" 时 MongoDB 会生成一个ObjectId 对象。。示例如下：ObjectId 是一个 12 字节（ 24 个十六进制数字）的存储空间， ObjectId 的 12 字节数据组织方式如下：对于如下一个 ObjectId ，其各位字符含义为：{"_id" : ObjectId()}0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11时间戳 | 机器码 | PID | 计数器 {"_id" : ObjectId("5444cce6aef53b0f343e2b9b")}/* 上面 ObjectId 各位字符含义如下 *///5444cce6 ，第 0 〜 3 字节（第 1 〜 8 位）为时间戳//aef53b ，第 4 〜 6 字节（第 9 〜 14 位）为机器码//0f34 ，第 7 〜 8 字节（第 15 〜 18 位）为进程 ID//3e2b9b ，第 9 〜 11 字节（第 19 〜 24 位）为自增计数器3.10 代码MongoDB 的文档和代码中可以包括 JavaScript 代码。示例如下：{"x" : function() { /* 这里是一段 JavaScript 代码 */} }3.11 二进制数据二进制数据是一个二进制字节的字作串，要保存非 UTF-8 字符到数据库中，只能使用十进制数据
4.0常用操作
查看数据库(数据库中至少有一条数据，此时的数据库才会显示出来)
>show dbs切换数据库>use 数据库名 // 这个指令也可以直接创建数据库，但只有添加数据后，show dbs 才能看到该数据库查看当前数据库，默认数据库 :test>db查看所有的数据集>show collections删除当前数据库 操作 格式 实例 sql 中的类似语句等于 {:} db.collectionName.fifind({"by":"java"}).pretty() 相当于 where by = 'java'小于 {:{$lt:}} db.collectionName.fifind({"likes":{$lt:50}}).pretty() 相当于 where likes < 50小于或等于 {:{$lte:}} db.collectionName.fifind({"likes":{$lte:50}}).pretty() 相当于 where likes <= 50大于 {:{$gt:}} db.collectionName.fifind({"likes":{$gt:50}}).pretty() 相当于 where likes > 50大于或等于 {:{$gte:}} db.collectionName.fifind({"likes":{$gte:50}}).pretty() 相当于 where likes >= 50不等于 {:{$ne:}} db.collectionName.fifind({"likes":{$ne:50}}).pretty() 相当于 where likes != 50创建集合（相当于创建表）>db.createCollection("user1")删除集合>db.collectionName.drop()集合重命名>db.oldCollectionName.renameCollection("newName")新增数据>db.collectionName.insert({"key":value,"key":value})或>db.collectionName.save({"key":value,"key":value})查询所有数据>db.collectionName.find()条件查询> db.collectionName.find ({ "age" : 26 }) // 查询等值关系> db.collectionName.find ({ age : {$ gt : 100 }}) // 大于 100> db.collectionName.find ({ age : {$ gte : 100 }}) // 大于等于 100> db.collectionName.find ({ age : {$ lt : 150 }}) // 小于 150> db.collectionName.find ({ age : {$ lte : 150 }}) // 小于等于 150> db.collectionName.find ({ age : {$ lt : 200 , $ gt : 100 }}) // 大于 100 ，小于 200如果你需要以易读的方式来读取数据，可以使用 pretty() 方法，语法格式如下>db.collectionName.find().pretty()and 关系MongoDB 的 fifind() 方法可以传入多个键 (key) ，每个键 (key) 以逗号隔开，即常规 SQL 的 AND 条件语法 :>db.collectionName.find({key1:value1, key2:value2}).pretty()or 关系MongoDB OR 条件语句使用了关键字 $or , 语法格式如下：语法 :>db.collectionName.find({$or: [ {key1: value1}, {key2:value2}]}).pretty()示例 :>db.collectionName.find({$or:[{"by":"java"},{"title": "MongoDB 学习 "}]}).pretty()清空集合数据>db.collectionName.remove({}) // 条件删除 :remove({key:value})// 删除满足条件的一条数据 :remove({key:value},1)查询一条数据>db.collectionName.findOne();查询指定列> db.collectionName.find ({},{ name : 1 , age : 1 , sex_orientation : true })查询指定字段的数据，并去重> db . collectionName . distinct ( 'sex' )对结果集排序> db.collectionName.find () .sort ({ salary : 1 }) // 升序> db.collectionName.find () .sort ({ salary : -1 }) // 降序统计记录数> db .collectionName.find () .count ()查询限定条数>db.collectionName.find().limit(number)使用 limit() 方法来读取指定数量的数据外，还可以使用 skip() 方法来跳过指定数量的数据， skip 方法同样接受一个数字参数作为跳过的记录条数。>db.collectionName.find().limit(NUMBER).skip(NUMBER)更新数据db.collectionName.update(<query>,<update>,{upsert: <boolean>, multi: <boolean>)query: update 的查询条件update : update 的对象和一些更新的操作符（如 $,$set... ）等，也可以理解为 sql update 查询内 set 后面的upsert : 可选，如果不存在 update的记录，是否插入 objNew,true 为插入，默认是 false ，不插入。multi : 可选， mongodb 默认是 false, 只更新找到的第一条记录，如果这个 参数为true,就把按条件查出 来多条记录全部更新。示例 :> db.collectionName.update({name: 'tom' },{ $set :{age:23}},false, true )
3 .Java调取mongoDB
第一步：添加mongodb-java-driver驱动包
<dependencies><dependency><groupId>org.mongodb</groupId><artifactId>mongo-java-driver</artifactId><version>3.2.2</version></dependency></dependencies>
第二步
:
连接数据库并操作数据
public static void main(String[] args) {// 1. 连接到 mongodb 服务MongoClient mongoClient = new MongoClient("192.168.197.133", 27017);// 2. 连接到数据库MongoDatabase mongoDatabase = mongoClient.getDatabase("mydb1");//3. 创建集合// mongoDatabase.createCollection("student");// 获得集合MongoCollection<Document> collection =mongoDatabase.getCollection("users");//4. 新增Document document = new Document("stu1name", " 张三 ");document.append("stu1age", 29);document.append("sex", " 男 ");collection.insertOne(document);// 插入多行时，将 document 对象添加到 List 集合中，调取 insertMany()//5. 获得所有文档FindIterable<Document> documents = collection.find();MongoCursor<Document> iterator = documents.iterator();while (iterator.hasNext()) {System.out.println(iterator.next());}//6. 更新文档 updateOne(),updateMany( 条件表达式，新值表达式 )// collection.updateMany(Filters.eq("sex"," 男 "),new Document("$set",newDocument("name","testzhangsan")));//7. 删除文档// 删除 20 岁用户的信息collection.deleteOne(Filters.eq("age",20));}
4.mongDB索引
索引是对数据库表中一列或多列 的值进行排序的一种结构。索引通常能够极大的提高查询的效率，如果没有索引，MongoDB在读取数据时必须扫描集合中的每个
文件并选取那些符合查询条件的记录。
4.1
创建索引的语法
(1) 默认索引MongoDB 有个默认的 “ id” 的键，相当于 “ 主键 ” 的角色。集合创建后系统会自动创建一个索引在 “ id”键上，它是默认索引，索引名叫 “_id_” ，是无法被删除的。我们可以通过以下方式查看：>db.collectionName.getIndexes()(2) 单列索引在单个键上创建的索引就是单列索引，例如我们要在 Users 集合上给 title 键创建一个单列索引，语法如下：（ 1 表示正序， -1 逆序）>db.collectionName.createIndex({"title":1})(3) 组合索引另外，我们还可以同时对多个键创建组合索引。如下代码创建了按照 “UserId” 正序， “UserName”逆序的组合索引 :
>db.collectionName.createIndex({"userid":1,"username":-1})(4) 唯一索引唯一索引限制了对当前键添加值时，不能添加重复的信息。值得注意的是，当文档不存在指定键时，会被认为键值是 “null” ，所以 “null” 也会被认为是重复的，所以一般被作为唯一索引的键，最好都要有键值对。对 “UserId” 创建唯一索引 ( 这时候最后一个参数为 “true”) ：>db.collectionName.createIndex({"UserId":1}, { unique: true });(5)TTL 索引TTL 指生命周期的意思。即存储的 document 存储带有过期时间属性，超过生命周期自己主动删除。像日志数据、系统自己主动产生的暂时数据、会话数据等均符合这一场景。构建方式如：
db.log_events.createIndex( { "createdAt": 1 }, { expireAfterSeconds: 3600 }) (6) 删除索引新手常陷入的误区是，认为集合被删除，索引就不存在了。关系型数据库中，表被删除了，索引也不会存在。在 MongoDB 中不存在删除集合的说法，就算集合数据清空，索引都是还在的，要移除索引还需要手工删除。>db.collectionName.dropIndexes()删除集合指定索引>db.collectionName.dropIndex(" 索引名称 ")说明 :drop() 集合时，索引也会删除， remove() 集合时，索引仍然存在
5 .mongoDB备份与恢复
5.1 mongodump命令来备份数据
该命令可以导出所有数据到指定目录中。mongodump 命令可以通过参数指定导出的数据量级转存的服务器。语法>mongodump -h dbhost -d dbname -o dbdirectory-h ：MongDB 所在服务器地址，例如： 127.0.0.1 ，当然也可以指定端口号： 127.0.0.1:27017-d ：需要备份的数据库实例，例如： testl--o 备份的数据存放位置，例如： c:\data\dump ，当然该目录需要提前建立，在备份完成后，系统自动在 dump 目录下建立一个 test 目录，这个目录里面存放该数据库实例的备份数据。示例在本地使用 27017 启动你的 mongod 服务。打开命令提示符窗口，进入 MongoDB 安装目录的 bin 目录输入命令 > mongodump: (不指定在当前目录保存)执行以上命令后，客户端会连接到 ip 为 127.0.0.1 端口号为 27017 的 MongoDB 服务上，并备份所有数据到 bin/dump/ 目录中。命令输出结果如下：
5.2 MongoDB
数据恢复
mongodb 使用 mongorestore 命令来恢复备份的数据。语法>mongorestore -h <hostname><:port> -d dbname <path>
--host <:port>, -h <:port> ：MongoDB 所在服务器地址，默认为： localhost:27017--db , -d ：需要恢复的数据库实例，例如： test ，当然这个名称也可以和备份时候的不一样，比如 test2--drop ：恢复的时候，先删除当前数据，然后恢复备份的数据。就是说，恢复后，备份后添加修改的数据都会被删除，慎用哦！
6 集群搭建
集群搭建方式之一就是mongoDB复制集，即一组mongod的进程。他们维护同一个数据集合。复制集
保证了数据的可靠性和高读取能力。
6.1 机制一组复制集就是一组 mongod 实例管理同一个数据集，实例 key 在不同的机器上，实例包含主实例(primary), 接受所有的写操作，其他的属于副本实例 (Secondary), 从服务器保持与主服务器数据同步，类似于 redis 中的主从复制。每个复制集还有一个仲裁者 (Arbiter), 仲裁者的任务就是通过心跳机制来确认集群中集合的数量，并在选举主服务器的过程中进行裁决。仲裁者并不存储数据，性质等价于 redis 中的哨兵机制。
8.2 架构在数据承载节点中，一个且只有一个成员被视为主节点，而其他节点则被视为辅助节点。节点接收所有写入操作，一个副本集只能有一个主实例能够写入，主节点记录所有变更到它的记录 辅助节点复制主节点的 oplog 并将操作应用于数据集。仲裁员不维护数据集，仲裁器的目的是通过响应其 他副本集成员的心跳和选择请求来维护副本集中的仲裁。因为它们不存储数据集，所以仲裁器是提供副本集仲裁功能的一种好方法。与具有数据集的完全功能副本集成员相比，仲裁器的资源成本更低，如果副本集的成员数为偶数，则添加一个仲裁器以在初选中获得多数票。当一个主服务器在超过配置的周期（默认为 10 秒）内未与该组的其他成员通信时，符合条件的辅助服务器将要求选择将其自身指定为新的主服务器。集群试图完成新的初选并恢复正常操作。8.3 搭建步骤(1) 准备三台虚拟机服务器，并各自安装好 mongoDB注：为了保证复制集中三个服务器之间正常连接，请保证三个服务器的防火墙都已关闭！192.168.132:27017192.168.133:27017192.168.134:27017(2) 修改 mongodb.conf 文件，添加 replSet 配置 ( 三台都需要修改成同一个名称 ) ，然后启动服务器replSet=rep1(3) 初始化复制集登录任意一台执行初始化操作说明 : _id 指复制集名称， members 指复制集服务器列表，数组中的 _id 是服务器唯一的 id,host 服务器主机 ip# 复制集名称rs.initiate({_id:'rep1',members:[{_id:1,host:'192.168.197.132:27017'},{_id:2,host:'192.168.197.133:27017'},{_id:3,host:'192.168.197.134:27017'}]})(4) 查看集群状态(5) 测试# 添加数据db.users.insert({"name":"lisi","age":11})# 查询数据db.users.find()# 切换到从数据库查询数据如果不允许查询，是因为默认情况下从数据库是不允许读写操作的，需要设置。>rs.slaveOK()执行该命令后可以查询数据(6) 测试复制集主从节点故障转移功能# 关闭主数据库 , 注意从数据库的变>db.shutdownServer()(7) 主复制集添加仲裁者 (arbiter)现在我们的环境是一主两从，仲裁者对偶数集群有效。需要停止一个从机，在主服务器中运行下面命令在一主一从关系中，任意节点宕机都无法选举出主节点，无法提供写操作，此时需要加入仲裁者节点即 可。rs.remove("ip: 端口号 ") // 删除从节点在一主一从关系中，任意节点宕机都无法选举出主节点，无法提供写操作，此时需要加入仲裁者节点即 可。rs.addArb("ip: 端口号 ")
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