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分布式数据库NoSQL(二)——MongoDB 数据库基本操作

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。

MongoDB 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。

从目前阿里云 MongoDB 云数据库上的用户看，MongoDB 的应用已经渗透到各个领域，比如游戏、物流、电商、内容管理、社交、物联网、视频直播等，以下是几个实际的应用案例。

  • 游戏场景，使用 MongoDB 存储游戏用户信息，用户的装备、积分等直接以内嵌文档的形式存储，方便查询、更新；

  • 物流场景，使用 MongoDB 存储订单信息，订单状态在运送过程中会不断更新，以 MongoDB 内嵌数组的形式来存储，一次查询就能将订单所有的变更读取出来；

  • 社交场景，使用 MongoDB 存储存储用户信息，以及用户发表的朋友圈信息，通过地理位置索引实现附近的人、地点等功能；

  • 物联网场景，使用 MongoDB 存储所有接入的智能设备信息，以及设备汇报的日志信息，并对这些信息进行多维度的分析；

  • 视频直播，使用 MongoDB 存储用户信息、礼物信息等；

  • ……

本实训带你学习 MongoDB 的基础操作。

第1关：数据库创建

一、任务描述

本关任务：创建数据库。

二、相关知识

本关评测是在 Linux 环境下进行的，MongoDB 的安装与配置测评系统均已默认完成。

为了完成本关任务，你需要掌握： 1.如何连接数据库； 2.如何创建数据库。

连接数据库

MongoDB 安装完成后，可以通过 pgrep mongo -l 命令来查看是否已经启动。

在操作数据库之前，需要连接它，连接本地数据库服务器，输入命令：mongo，预期输出如图：

其中连接的警告可以不用管，只要最下方出现“ > ”符号，就说明连接成功。

创建数据库

连接上 MongoDB 之后就可以进行数据库的操作了，接下来我们创建一个名为 Testdb 的数据库，用命令：use Testdb 语句来创建（如果数据库不存在，则创建数据库，如果该数据库已存在，则切换到指定数据库）

查看所有数据库我们可以通过 show dbs 命令来查看

然而并没有我们刚创建的 Testdb 数据库。要想显示它，我们需要向数据库插入一些数据：db.Testdb.insert({_id:1,name:"王小明"})，如图所示：

现在，就可以看到我们创建的数据库 Testdb 了。

删除数据库

MongoDB 删除数据库需要先切换到该数据库中：use Testdb

然后再执行删除命令：db.dropDatabase()

编程要求

在右侧命令行中连接 MongoDB ，创建一个名为 mydb 的数据库，并插入数据：_id:1,name:"李小红"。

测试说明

操作完之后点击评测，平台会对你的创建的数据库和插入的数据进行测试，如果数据库创建成功且数据插入完成，平台会输出如图7所示的结果。

提示：如果右侧命令行无响应，是因为云端二十分钟会自动关闭容器，重新刷新页面即可解决问题，刷新之后环境会重置，所以你还需要重新创建数据库和表。

mongo                   #连接MongoDB

> use mydb
switched to db mydb
> db.mydb.insert({_id:1,name:"李小红"})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })

第2关：创建集合

一、任务描述

本关任务：在数据库中创建一个集合。

二、相关知识

MongoDB 数据库中的集合相当于 MySQL 数据库中的表。

为了完成本关任务，你需要掌握： 1.如何在指定的数据库创建集合； 2.查看集合； 3.删除集合。

在指定的数据库创建集合

先进入指定数据库 Testdb：

use Testdb

在Testdb数据库中创建创建固定集合test  整个集合空间大小512000KB，文档最大个数为1000个。

db.createCollection("test", { capped : true, autoIndexId : true, size : 512000, max : 1000 } )

  • capped ：是一个布尔类型，true 时创建固定集合，必须指定 size。固定集合指有固定大小的集合，当达到最大值时，它会自动覆盖最早的文档。默认为 false；

  • autoIndexId ：也是一个布尔类型，如为 true，自动在_id 字段创建索引。默认为 false ；

  • size ：为固定集合指定一个最大值（以字节 KB 计）；

  • max ：指定固定集合中包含文档的最大数量。

不过，和 MySQL 不同的是，在 MongoDB 中，你不一定需要先创建集合。当你插入一些文档时，MongoDB 会自动创建集合。

创建集合命令（推荐）：db.集合名.insert()（注意：一条数据用大括号“ {} ”括起来，多条数据用“ [] ”将所有数据括起来）。

db.test.insert([{"name" : "王小明","sex":"男"},{"name" : "李小红","sex":"女"}])

默认 id

MongoDB 中存储的文档 必须 有一个_id键（如果我们插入数据的时候未指定_id，系统会自动生成一个默认的 id ）。这个键的值可以是任何类型的，默认是个 ObjectId 对象。在一个集合里面，每个文档都有唯一的_id值，来确保集合里面每个文档都能被唯一标识。如果有两个集合的话，两个集合可以都有一个值为123的_id键，但是每个集合里面只能有一个_id是123的文档。

查询集合

查询集合命令：db.集合名.find()。由此我们也能看到 MongoDB 默认创建的_id，如图所示；

删除集合

删除集合命令：db.集合名.drop()

编程要求

在右侧命令行中操作，创建数据库 Testdb2，创建集合 t_stu ，内容如图所示：

测试说明

操作完之后点击评测，平台会对你的创建的集合进行测试，如果集合创建成功，平台会输出如图所示的结果。

提示：如果右侧命令行无响应，是因为云端二十分钟会自动关闭容器，重新刷新页面即可解决问题，刷新之后环境会重置，所以你还需要重新创建数据库和表。

操作如下：(">" 之后的才需要输入)

mongo                #进入MongoDB
> use Testdb2
switched to db Testdb2
> db.t_stu.insert([{"_id" : 1,"name" : "小明","sex" : "男","hobbies" : ["乒乓球","羽毛球"]},{"_id" : 2,"name" : "小红","sex" : "女","hobbies" : [ "画画","唱歌"]}])
BulkWriteResult({
        "writeErrors" : [
                {
                        "index" : 0,
                        "code" : 11000,
                        "errmsg" : "E11000 duplicate key error collection: Testdb2.t_stu index: _id_ dup key: { : 1.0 }",
                        "op" : {
                                "_id" : 1,
                                "name" : "小明",
                                "sex" : "男",
                                "hobbies" : [
                                        "乒乓球",
                                        "羽毛球"
                                ]
                        }
                }
        ],
        "writeConcernErrors" : [ ],
        "nInserted" : 0,
        "nUpserted" : 0,
        "nMatched" : 0,
        "nModified" : 0,
        "nRemoved" : 0,
        "upserted" : [ ]
})
> db.t_stu.find()
{ "_id" : 1, "name" : "小明", "sex" : "男", "hobbies" : [ "乒乓球", "羽毛球" ] }
{ "_id" : 2, "name" : "小红", "sex" : "女", "hobbies" : [ "画画", "唱歌" ] }

第3关：文档操作一

一、任务描述

本关任务：文档数据在 MongoDB 中的插入和更新。

二、相关知识

本章节中我们将向大家介绍文档数据在 MongoDB 中的基本操作。

文档的数据结构和 JSON 基本一样，所有存储在集合中的数据都是 BSON 格式。BSON 是一种类 JSON 的一种二进制形式的存储格式，简称： Binary JSON 。

为了完成本关任务，你需要掌握： 1.插入文档命令； 2.更新文档的两种方法。

插入文档

插入文档命令：db.集合名.insert(文档)。 该命令前面两关我们也有用到。除了前两关的用法以外，我们还可以将数据定义为一个变量，如下所示：

document=({_id:1,       
        name: '王小明',
        sex: '男',
        hobbies: ['乒乓球','羽毛球'],
        birthday: '1996-02-14'
        });

然后执行插入操作：

db.person.insert(document)person 是集合名，如果该集合不在该数据库中，MongoDB 会自动创建该集合并插入文档，查看 person 集合，如图所示：

更新文档

更新文档主要会用到 update() 方法和 save() 方法。

update() 方法

我们先把 document 插入到集合 person2；

db.person2.insert(document)

由于信息有误，上面 birthday 的格式错了，该怎么去修改这个字段的值呢？这时就要用到 update() 方法了。

用 update() 方法来更新 person2 的数据，把王小明的出生日期替换成1996，命令如下：

db.person2.update({birthday:"1996-02-14"},{$set:{birthday:"1996"}})

更新后如图所示（ pretty() 方法的作用是使文档整齐的输出）：

可以发现：

  • update() 有两个参数，都是对象，中间用逗号“ ，”间隔；
  • 第一个参数表示需要修改的值；
  • 第二个参数用 $set 操作符指向更新后的值。

save() 方法

save() 方法通过传入的文档来替换已有文档。

我们先把 document 插入到集合 person3 中；

db.person3.insert(document)

如果这时我们把一个人的数据都弄错了，怎么办呢？这时用 save() 方法来更新修改一下 person3 的数据就比较方便。

用 save() 方法把王小明的数据修改为李小红的数据：

db.person3.save({"_id" :1,name" : "李小红","sex" : "女","hobbies" : ["画画","唱歌","跳舞"],"birthday" : "1996-06-14"})

注：如果 save() 法也指定了_id，则对文档进行更新；未指定_id则会执行插入功能，MongoDB 默认自动生成一个不重复的_id。

总结：

  • update() 方法仅适用于修改某条数据中的某个键值；

  • save() 方法适用于修改整条数据。

编程要求

现在有文档数据如下：

键值
_id1
name张小华
sex男
phone12356986594
hobbies打篮球，踢足球，唱歌

  • 使用 Testdb3 数据库，把它赋值给变量 document ，插入到集合 stu1 、stu2 、stu3 中；

  • 然后对集合 stu2 使用 update() 方法，把 phone 的值更新为18356971462；

  • 对集合 stu3 使用 save() 方法，用下面张晓晓的信息替换掉张小华的信息。

键值
_id1
name张晓晓
sex女
phone12365498704
hobbies跳舞，羽毛球，唱歌

测试说明

操作完之后点击评测，平台会对你的操作进行测试，如果操作正确，预期输出如图3所示的结果：

提示 : 如果右侧命令行无响应，是因为云端二十分钟会自动关闭容器，重新刷新页面即可解决问题，刷新之后环境会重置，所以你还需要重新创建数据库和表。

> use Testdb3
switched to db Testdb3
> document=({"_id" : 1,"name" : "张小华","sex" : "男","phone" : '12356986594',"hobbies" : [ "打篮球","踢足球","唱歌" ]})
{
        "_id" : 1,
        "name" : "张小华",
        "sex" : "男",
        "phone" : "12356986594",
        "hobbies" : [
                "打篮球",
                "踢足球",
                "唱歌"
        ]
}
> db.stu1.insert(document)
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> db.stu2.insert(document)
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> db.stu3.insert(document)
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> db.stu2.update({"phone" : '12356986594'},{$set:{"phone" : '18356971462'}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })
> db.stu3.save({"_id" : 1,"name" : "张晓晓","sex" : "女","phone" : '12365498704',"hobbies" : [ "跳舞","羽毛球","唱歌" ]})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })

第4关：文档操作二 

一、任务描述

本关任务：文档数据在 MongoDB 中的查询和删除。

二、相关知识

为了完成本关任务，你需要掌握：

  1. 查询文档命令；
  2. 删除文档命令。

查询文档

我们先插入文档到集合 stu1 ：

document=([{name:'张小华',sex:'男',age:20,phone:'12356986594',hobbies:['打篮球','踢足球','唱歌']},
{name:'李小红',sex:'女',age:18,phone:'12355487536',hobbies:['跳舞','唱歌']}])

db.stu1.insert(document)

然后查看 stu1 ，命令和结果如图所示（因为我们没有设置_id，所以 MongoDB 会默认生成）：

上述显示的文档格式不够整齐，我们可以使用 pretty() 方法，使输出更整齐，如图所示：

 

条件查询

操作格式范例关系数据库中类似的语句
等于{<key>:<value>}db.stu1.find({"name":"李小红"}).pretty()where name = '李小红'
小于{<key>:{$lt:<value>}}db.stu1.find({"age":{$lt:18}}).pretty()where age < 18
小于或等于{<key>:{$lte:<value>}}db.stu1.find({"age":{$lte:18}}).pretty()where age <= 18
大于{<key>:{$gt:<value>}}db.stu1.find({"age":{$gt:18}}).pretty()where age > 18
大于或等于{<key>:{$gte:<value>}}db.stu1.find({"age":{$gte:18}}).pretty()where age >= 18
不等于{<key>:{$ne:<value>}}db.stu1.find({"age":{$ne:18}}).pretty()where age != 18

现在我们来查找一下 age 大于18岁的数据，命令和效果如图所示：

AND 条件

find() 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。如查询集合 stu1 中年龄为20岁的男性信息：

db.stu1.find({"age":20, "sex":"男"}).pretty()

查询结果如图所示：

删除文档数据

删除指定的数据：

db.stu1.remove({'age':20})           //删除年龄为20的数据

查看该集合的内容，如果只剩下如图所示的信息，说明数据删除成功：

删除全部数据（集合并不会删除）：

db.remove({})

查看该集合的内容，如果如图6所示，无显示或者显示为空，说明数据全部删除：

编程要求

现有文档数据如下：

键值
_id1
name西西
sex女
age23
national汉族
键值
_id2
name东东
sex男
age20
national苗族
键值
_id3
name北北
sex男
age19
national汉族
键值
_id4
name南南
sex女
age15
national傣族

  • 把上述数据赋值给变量 document （一条命令），插入到集合 stu1 、stu2；

  • 执行查询命令，查找集合 stu1 中年龄大于等于15岁的女生；

  • 执行查询命令，查找集合 stu1 中苗族人；

  • 执行查询命令，查找集合 stu1 中年龄小于20岁的男生；

  • 执行删除命令，删除集合 stu2 的所有数据。

上述操作共有六条命令，请按要求填入右侧代码栏 Begin-End 中，每条命令以英文分号“ ;”号隔开（由于测试需要，请在“ $ ” 前加 “ \ ” （转义符），平时在命令窗口练习不需要加“ \ ”）。

测试说明

操作完之后点击评测，平台会对你的操作测试，如果操作成功，平台会输出如 测试集1所示的结果，否则会显示报错信息。

提示 ： 如果右侧命令行无响应，是因为云端二十分钟会自动关闭容器，重新刷新页面即可解决问题，刷新之后环境会重置，所以你还需要重新创建数据库和表。

#########begin#########
echo "
document=([
    {_id:1,name:'西西',sex:'女',age:23,national:'汉族'},
    {_id:2,name:'东东',sex:'男',age:20,national:'苗族'},
    {_id:3,name:'北北',sex:'男',age:19,national:'汉族'},
    {_id:4,name:'南南',sex:'女',age:15,national:'傣族'}]);
db.stu1.insert(document);
db.stu2.insert(document);
db.stu1.find({'age':{\$gte:15},'sex':'女'});
db.stu1.find({'national':'苗族'});
db.stu1.find({'age':{\$lt:20},'sex':'男'});
db.stu2.remove({});
"
#########end#########