MongoDB相关知识点梳理
目录
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一、MongoDB入门
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二、MongoDB基本使用
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- 1.数据增加
- 2.数据查询
- 3.数据更新
- 4.数据删除
- 5.游标
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三、MongoDB索引
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四、MongoDB聚合
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五、MongoDB深入操作
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- 1.固定集合操作
- 2.GridFS
- 3.用户管理
一、MongoDB入门
MongoDB是一种NoSQL数据库，它与关系型数据库的关系如下：
| 关系型数据库 | MongoDB |
|---|---|
| 表 | 集合 |
| 行 | 文档 |
| 列（字段） | 成员 |
| 主键 | objectID（MongoDB自动生成，为时间戳+机器码+PID+计数器，不会重复） |
相对于传统的关系型数据库，表结构一旦定义，就必须按照结构进行存储；但是MongoDB不同，它可以随意扩充数据，并且没有模式，结构为JSON 。
MongoDB的安装过程如下：
（1）拉取镜像：
docker pull mongo:latest（2）创建文件夹：
mkdir /data/mongodb（3）启动容器（无授权）：
docker run --restart=always --name mongo -v /data/mongodb:/data/db -p 27017:27017 -d 镜像ID至此，MongoDB就安装完成。
二、MongoDB基本使用
1.数据增加
语法：db.集合.insert({"成员1":"内容1","成员2":"内容2"...})
【注】MongoDB无需先创建集合，可以直接向某集合插入数据，如果此集合不存在，会自动创建。
2.数据查询
（1）关系查询：
语法：db.集合.find({"成员":{"操作符":内容}});
包含以下一些操作：
< 1>大于：$gt
< 2>小于：$lt
< 3>大于等于：$gte
< 4>小于等于：$lte
< 5>不等于：$ne
< 6>等于：$eq
【例】查询年龄大于19岁的学生：
db.students.find({"age":{"$gt":19}});（2）逻辑运算：
语法：db.集合.find("操作符":[{"操作符":{"成员1":"内容1"}},{"成员2":"内容2"}]);
包含以下一些操作：
< 1>与：$and
< 2>或：$or
< 3>非：$not或者$nor
【例】查询年龄大于19岁或者成绩大于90分的学生：
db.students.find({"$or":[{"age":{"$gt":19}},{"score":{"$gt":90}}]});（3）求模运算：
语法：db.集合.find({"成员":{"$mod":[求模的数字,求模的余数]}});
【例】查询对20岁求模，余数为0的学生：
db.students.find({"age":{"$mod":[20,0]}});（4）范围查询：
语法：db.集合.find({"成员":{"操作符":[内容1,内容2...]}});
包含以下一些操作：
< 1>在范围中：$in
< 2>不在范围中：$nin
【例】查询年龄在19到20岁的学生：
db.students.find({"age":{"$in":[19,20]}});（5）数组查询：
语法：db.集合.find({"成员":{"操作符":{条件}}});
包含以下一些操作：
< 1>所有：$all
< 2>规定数组大小：$size
< 3>切割数组：$slice
< 4>元素相等：$elemMatch
【例1】查询所有课程中包含“语文”和“数学”的学生：
db.students.find({"course":{"$all":["语文","数学"]}});【例2】查询课程数组中第二个内容(即下标为1)是“数学”的学生：
db.students.find({"course.1":"数学"});【例3】查询只参加2门课程的学生：
db.students.find({"course":{"$size":2}});【例4】查询年龄为19岁，但只显示参加2门课程的学生：
db.students.find({"age":19},{"course":{"$slice":2}});//$slice的2表示数组前2个；-2表示数组后两个（6）嵌套集合：
语法：db.集合.find({"成员":{"$elemMatch":{"成员":"内容"}}});
【注】嵌套集合即一个集合中又嵌套了另一个集合（如学生信息中含有父母的信息，尽量不要这么用），只能用$elemMatch查询。
【例】查询父母工作为“局长”的学生：
db.students.find({"parents":{"$elemMatch":{"job":"局长"}}});（7）字段判断(字段是否存在)：
语法：db.集合.find({"成员":{"$exists":true或者false}});
$exists存在以下两种可能：
< 1>存在：true
< 2>不存在：false
【例】查询“父母”字段存在的学生：
db.students.find({"parents":{"$exists":true}});（8）条件查询：
语法：db.集合.find({"$where":{条件}});
【注】$where只会查出符合条件的一行信息。
【例】查询大于20岁的学生：
db.students.find({"$where":"this.age>20"});（9）正则查询：
语法：db.集合.find({"成员":{"$regex":"正则标记","$options":"选项"}});
包含以下一些操作：
< 1>忽略大小写：i
< 2>多行查找：m
< 3>空白字符除了被转义或在字符类以外的完全被忽略：x
< 4>匹配所有字符（圆点），包括换行内容：s
【例】查询姓名以“谷”开头的学生：
db.students.find({"name":/谷/});（10）排序查询：
语法：db.集合.find({条件}).sort({"成员":1或者-1});
$排序存在以下两种可能：
< 1>升序：1
< 2>降序：-1
【例】查询按成绩降序排序的学生：
db.students.find().sort({"score":-1});（11）分页查询：
语法：db.集合.find({条件}).skip(跳过的数据条数).limit(每页最多展示的条数);
【例】分页查询学生（第1页，每页5条）：
db.students.find().skip(0).limit(5);3.数据更新
MongoDB为数据更新操作提供了两个函数：update()和save()；但是一般使用update()。
语法：db.集合.update({更新条件},{"修改器":{"成员":"内容"}},upsert,multi);
语法中后两个表示（不写默认为true）：
< 1>upsert：表示若更新数据不存在，则新增一条（true增加，false不增加）
< 2>multi：表示是否只更新满足条件的第一条（true全更新，false只更新第一个）
修改器有如下几种：
（1）$inc：针对于增加某字段数据内容
【例】将年龄为19岁的学生分数减少30分：
db.students.update({"age":19},{"$inc":{"score":-30}},true,true);（2）$set：重新设置
【例】将年龄为19岁的学生成绩更新为100：
db.students.update({"age":19},{"$set":{"score":100}},true,true);（3）$unSet：删除某个成员（字段）
【例】将年龄为19岁的学生的分数字段删除：
db.students.update({"age":19},{"$unSet":{"score":1}},true,true);（4）$push：将内容追加到指定成员之中（此成员值是数组）
【例】将年龄为19岁的学生的课程加一门体育：
db.students.update({"age":19},{"$push":{"course":"体育"}},true,true);（5）$pushAll：与上一条类似，追加多个内容到数组中
【例】将年龄为19岁的学生的课程加美术和音乐的课程：
db.students.update({"age":19},{"$pushAll":{"course":["美术","音乐"]},true,true);（6）$addToSet：向数组中增加一个内容，只有当数组中不存在此内容时才增加成功
【例】将年龄为19岁的学生的课程加舞蹈的课程：
db.students.update({"age":19},{"$addToSet":{"course":"美术"},true,true);（7）$pop：删除数组内数据（1：删除数组第一个；-1：删除数组最后一个）
【例】将年龄为19岁的学生参加的第一个课程删除：
db.students.update({"age":19},{"$pop":{"course":1},true,true);（8）$pull：从数组内删除指定内容的数据（需要和输入的内容相同才会删除）
【例】将年龄为19岁的学生参加的体育课程删除：
db.students.update({"age":19},{"$pull":{"course":"体育"},true,true);（9）$pullAll：与上一条类似，一次性删除数组多个内容
【例】将年龄为19岁的学生参加的美术和音乐课程删除：
db.students.update({"age":19},{"$pullAll":{"course":["美术","音乐"]},true,true);（10）$rename：重命名成员名
【例】将年龄为19岁的学生的“course”成员名改为“课程”：
db.students.update({"age":19},{"$rename":{"course":"课程"},true,true);【注】在更新MongoDB时我们也可以用先删除再插入的方式更新。
4.数据删除
语法：db.集合.remove({条件},选项)
包含以下2个选项：
< 1>条件：需要被删除数据的条件
< 2>选项：true或者1为只删除一个；默认不写为全部删除
【例】删除名字中带有“谷”的学生：
db.students.remove({"name":/谷/});5.游标
有了游标，我们就可以把数据进行一行一行的进行操作。用法如下：
var cursor = db.students.find();//已经拿到了游标
while(cursor.hasNext()){//当还有下一个游标时一直循环拿出
var doc = cursor.next();//取出当前数据
printJson(doc);//返回Json格式的数据
}三、MongoDB索引
数据库中的索引可以帮助我们更快的查询到数据，在MongoDB中有2种建立索引的方式：自动和手动。
查看现有索引的语法为：db.集合.getIndexs();
为某个成员创建索引的语法为：db.集合.ensureIndex({"成员":1或者-1},{索引类型});
删除单个索引的语法为：db.集合.dropIndex({索引});
删除全部索引（_id索引不会被删除）的语法为：db.集合.dropIndexs();
分析索引使用情况的语法为：db.集合.find({条件}).explain();
强制使用索引的语法为：db.集合.find({条件}).hint({索引});
【注】在没有设置索引名称时，默认为“成员名_索引排序模式 ”
索引有如下几种：
（1）唯一索引：unique
【例】为姓名建立一个唯一索引：
db.students.ensureIndex({"name":1},{"unique":true});【注】如果在唯一索引的成员上再插入重复的值会报错。
（2）过期索引（类似于缓存有过期时间）：expireAfterSeconds
【例】建立一个过期索引（10秒有效期）：
db.students.ensureIndex({"createTime":1},{"expireAfterSeconds":10});【注意】创建过期索引的那个成员必须 是“数据创建时的时间信息”，否则过期索引失效。
【注意】过期索引的过期时间并不一定准确 。
（3）全文索引：text
【例】1）为课程和班级建立一个全文索引：
db.students.ensureIndex({"course":"text"},{"class":"text"});2）用全文索引查询课程有“体育或美术”的学生，并且给相关度进行打分（分数越大越准确 ）：
db.students.find({"$text":{"$search":"体育 美术"}},{"score":{"$meta":"textScore"}});（4）地理信息索引：2D（平面）和2DSphere（球面）
查询地理信息有以下2个方式：
< 1>查询最近的点：$near(可再加上maxDistance指定最近的多少个点)
< 2>查询某个形状内的点：$geoWithin
可用的形状如下：
1 >矩形范围(box)：**`{"box":[[x1,y1],[x2,y2]]} **2 >圆形范围($center)：**{"center":[[x1,y1],半径长度]}`
**3 >多边形范围(polygon)：{"$polygon":[[x1,y1],[x2,y2],[x3,y3]...]}
【例】1）建立一个地理信息索引：
db.shops.ensureIndex({"location":2d});【注意】创建地理信息索引的那个成员必须 是“存放坐标信息的成员”，否则地理信息索引失效。
2）查询离当前点（坐标[11,11]）最近的5个点：
db.shops.find({"location":{"$near":[11,11],"maxDistance":5}});3）查询在圆形（圆心[11,11]，半径为2）范围内的点：
db.shops.find({"location":{"$geoWithin":{"$center":[[11,11],2]}}});四、MongoDB聚合
MongoDB产生的背景是大数据，对于大量数据就必须有统计操作，而这样的统计就叫做“聚合”。
不用聚合框架，聚合有如下几个操作：
（1）取得集合个数；
【例】取得学生集合的个数：
db.students.count();（2）消除重复数据；
【例】消除学生集合中姓名（name）重复的数据：
db.runCommand({"distinct":"students","key":"name"});使用聚合框架可以帮助我们更便利的聚合，有如下一些操作：
（1）分组：$group
**在group操作中还可做一些计算：**
**< 1>平均值：**`avg **< 2>求和：**sum`
**< 3>求最大值：**`max **< 4>求最小值：**min`
**< 5>放入一个数组：**`push **< 6>数组第一个：**first`
**< 7>数组第二个：**`last **< 8>去重再放入数组：**$addToSet`
【例】统计每个职位雇员的人数：
db.emps.aggregate([{"$group":{
"_id":"$job",//_id相当于别名;而$job指取得job成员的值
"job_count":{"$sum":1}//job_count相当于别名;而$sum是对数据进行的操作，上述例子表示计数器的功能
}
}]);（2）投影：$project
project可用于控制成员的显示规则，有一些如下规则：**
**< 1>普通列（1显示，0不显示）：**`{"成员":1或true}`
**< 2>_id列（1显示，0不显示）：**`{"_id":1或true}`
**< 3>条件过滤的列（满足条件就显示）：**`{"成员":条件表达式}`
**project还支持如下一些运算：
< 1>四则运算：$add(加)、$subtract(减)、$multiply(乘)、$divide(除)
< 2>关系运算（返回布尔类型）：$cmp(比大小)、$eq(等于)、$gte(大于等于)、$lte(小于等于)、$ne(不等于)、$ifNull(判空)
< 3>逻辑运算：$and(与)、$or(或)、$not(非)
< 4>字符串操作：$concat(连接)、$substr(截取)、$toLower(小写)、$toUpper(大写)
【例】只显示name、工资列（其他普通列没写也不显示 ）并且不显示_id列，找出工资大于等于2000的雇员：
db.emps.aggregate([{"$project":{
"_id":0,//不显示_id列
"name":1,//显示name成员
"工资":"$salary",//前面的是别名“工资”；后面的是存在MongoDB中的salary成员的值
"salary"://别名
{"$gte":["$salary":2000]}//salary成员的值大于等于2000进行比较，并返回布尔值
}
}]);（3）排序（1升序，-1降序）：$sort
【例】显示name列，不显示_id列，按工资降序显示：
db.emps.aggregate([{"$project":{"_id":0,"name":1}},
{"$sort":{"salary":-1}}
]);（4）分页：$skip(跳过几条数据)、$limit(每页最多显示几条)
【例】显示name列，不显示_id列，分页（第1页，每页3条）显示：
db.emps.aggregate([{"$project":{"_id":0,"name":1}},
{"$skip":0},//先skip
{"$limit":3}//再limit
]);（5）数组转换为字符串（不常用）：$unwind
（6）附加的点（见之前的说明）：$geoNear
（7）将查询结果输入到指定集合（相当于表的复制）：$out
【例】显示name列，不显示_id列，结果输入到emp_infos集合中：
db.emps.aggregate([{"$project":{"_id":0,"name":1}},
{"$out":"emp_infos"}
]);【注】以上所有的聚合框架的操作都可以放在一起用，以达到统计聚合的目的！
五、MongoDB深入操作
1.固定集合操作
在MongoDB中，直接向集合中插入数据；若集合不存在，则会自动生成集合。但是MongoDB也可以主动创建一个固定大小的集合。如果固定集合满了，再插入数据，则会根据LRU算法 去除已存在的数据，而保存新的数据（类似于Redis缓存中的内存淘汰）。
语法示例及解释如下：
db.createCollection("集合名称",
{"capped":true,//表示创建固定集合
"size":数字,//表示集合占空间的大小（单位为字节）
"max":数字//表示集合中最多存在几条记录
});2.GridFS
MongoDB还支持各种二进制文件的存储（如图片、音乐等），但是需要用户自己处理，用mongofiles命令完成。
步骤如下：
（1）进入文件所在目录；
（2）将文件保存到GridFS中：mongofiles --port=端口 文件名称
（3）查看保存的文件：mongofiles --port=端口 list
（4）在MongoDB中有一个fs系统集合，此集合默认保存在了test数据库下 ；查看保存信息：首先执行use test;，再执行db.fs.files.find();
（5）删除文件：mongofiles --port=端口 delete 文件名
3.用户管理
MongoDB默认可以不用“用户名/密码”而进行直接连接。如果要使用“用户名/密码”，则需要：
（1）MongoDB启动时打开授权认证；
（2）配置“用户名/密码”。
【注意】“用户名/密码”是针对某一个数据库的，所以要先切换到一个数据库上。
创建用户步骤如下：
（1）切换到数据库：use 数据库名
（2）创建用户（任何用户都要有2种角色：read和readWrite ）：
db.createUser({
"user":"testuser",//设置用户名
"pwd":"testpassword",//设置密码
"roles":[//设置角色
{
"role":"readWrite",//设置读写角色
"db":"emps"//指定数据库
}
]
});（3）创建后，若想让此用户名生效，则必须以授权方式 打开MongoDB服务；修改MongoDB的启动文件：auth=true
（4）登陆数据库时使用“用户名/密码”：mongo 地址:端口/数据库 -u 用户名 -p 密码
（5）修改密码（要先关闭授权再登陆）：db.changeUserPassword("用户名","新密码");