MongoDB入门

 

MongoDB入门

 

连接数据库

 

在这里我们使用MongoDB提供的JavaScript shell进行数据库操作，当然也可以通过不同的驱动利用其他编程语言实现同样的功能，不过shell在管理数据库的方面还是很方便的。

 

启动JavaScript shell的方法很简单，命令如下：

 

C:\mongodb\bin\mongo

 

在默认情况下，shell连接到本地test数据库，可以看到如下信息：

 

C:\mongodb\bin>mongo

MongoDB shell version: 2.0.2

connecting to: test

> 

 

“connecting to”的后面是要连接的数据库的名字，如果想换成其他的数据库，可以用如下命令：

 

> use mydb

switched to dbmydb

 

注意：切换数据库后，如果切换的数据库不存在，系统并不会马上创建这个数据库，而是在对它进行第一次插入操作时才创建。这意味着当你使用“show dbs”命令查看现有数据库时，并不能看到切换的数据库。

 

动态模式（无模式）

 

MongoDB包含数据库（database）、集合（collection），以及和传统关系数据库很相似的索引结构（index）。对于数据库和集合这些对象（object），系统会隐式地进行创建，然而一旦创建它们就被记录到了系统目录中（db.systems.collections，db.system.indexes）。

 

集合由文档（document）组成，文档中包含域（field），也就是传统关系数据库中的字段。但与关系数据库不同，MongoDB不会对域进行预定义，也没有给文档定义模式，这就意味着文档中不同域和它们的值是可以变化的。因此，MongoDB并没有“alter table”操作来增加或者减少域的个数。在实际应用中，一个文档中通常包含相同类型的结构，但这并不是必须的。这种弹性使得模式变动或者增加变得非常容易，几乎不用写任何脚本程序就可实现“alter table”操作。另外，动态模式机制便于对基于MongoDB数据库的软件进行重复性开发，大大减少了由于模式变化所带来的工作量。

 

向集合中插入数据

 

首先创建一个名为test的集合，再向test中插入数据。我们创建两个对象j和t，然后将它们保存到集合things中。

 

在下面的例子中，“>”表示shell命令提示符：

 

>j={name:"mongo"}

{ "name" : "mongo" }

> t={x:3}

{ "x" : 3 }

>db.things.save(j)

>db.things.save(t)

>db.things.find()

{ "_id" : ObjectId("4f361b1f64480e0bcb6d6021"), "name" : "mongo" }

{ "_id" : ObjectId("4f361c6364480e0bcb6d6022"), "x" : 3 }

> 

 

注意：

—我们并没有预定义集合，数据库是在进行第一次插入操作时自动创建集合的。

—我们存储的文档包含不同的域，在这个例子中，文档中没有相同的数据元素。但在实际
      应用中，往往把相同结构的数据存储在一个集合中。

—一旦被存储到数据库中，如果没有事先定义，对象就会被自动分配一个ObjectId，并且
      存储到field_id域中。当你运行上面的例子时，会有不同的ObjectId。

 

向集合中增加更多的记录，下面的代码利用了循环结构：

 

> for (var i=1; i<=20; i++) db.things.save({x:4,j:i})

>db.things.find()

{ "_id" : ObjectId("4f361b1f64480e0bcb6d6021"), "name" : "mongo" }

{ "_id" : ObjectId("4f361c6364480e0bcb6d6022"), "x" : 3 }

{ "_id" : ObjectId("4f36234964480e0bcb6d6023"), "x" : 4, "j" : 1 }

……

{ "_id" : ObjectId("4f36234964480e0bcb6d6034"), "x" : 4, "j" : 18 }

has more

> 

 

值得注意的是，上面例子中没有显示出全部的文档，shell默认显示的数目是20。如果想查看其余的文档，可以使用it命令：

 

{ "_id" : ObjectId("4f36234964480e0bcb6d6034"), "x" : 4, "j" : 18 }

has more

>it

{ "_id" : ObjectId("4f36234964480e0bcb6d6035"), "x" : 4, "j" : 19 }

{ "_id" : ObjectId("4f36234964480e0bcb6d6036"), "x" : 4, "j" : 20 }

> 

 

严格来讲，find()返回的是指针对象。但是在上面的例子中，我们并没有把指针对象赋予任何变量。所以，shell自动对指针进行迭代，直到给出初始的结果集，我们可以通过it命令显示出其余的信息，但是也可以直接对find()返回的指针进行操作，11.3.3.4节中将对其进行介绍。

 

查询数据

 

在讨论数据查询之前，先了解一下如何操作查询结果，即指针对象。我们将使用简单的find()方法，返回集合中全部的文档，之后再讨论如何写出特定的查询语句。

 

为了了解使用mongo shell时集合中的全部元素，我们需要明确地使用find()方法返回的指针。利用while循环对find()返回的指针进行迭代，实现和前面例子相同的查询结果：

 

>var cursor=db.things.find()

>while (cursor.hasNext()) printjson(cursor.next())

{ "_id" : ObjectId("4f361b1f64480e0bcb6d6021"), "name" : "mongo" }

{ "_id" : ObjectId("4f361c6364480e0bcb6d6022"), "x" : 3 }

{ "_id" : ObjectId("4f36234964480e0bcb6d6023"), "x" : 4, "j" : 1 }

……

{ "_id" : ObjectId("4f36234964480e0bcb6d6036"), "x" : 4, "j" : 20 }

> 

 

上面的例子显示了指针迭代器，hasNext()方法判断是否还能返回文档，next()方法返回下一个文档。我们也使用了内置的printjson()方法使文档以JSON形式展现。

 

当在JavaScript shell下工作时，我们也可以利用JavaScript语言的特征，比如使用forEach输出指针对象。下面的代码输出与上面相同的查询结果，但是在代码中使用forEach而不是while循环：

 

>db.things.find().forEach(printjson)

{ "_id" : ObjectId("4f361b1f64480e0bcb6d6021"), "name" : "mongo" }

{ "_id" : ObjectId("4f361c6364480e0bcb6d6022"), "x" : 3 }

{ "_id" : ObjectId("4f36234964480e0bcb6d6023"), "x" : 4, "j" : 1 }

……

{ "_id" : ObjectId("4f36234964480e0bcb6d6036"), "x" : 4, "j" : 20 }

> 

 

在使用forEach()方法的时候，必须为指针指向的每一个文档定义函数（这里用了内置方法printjson()）。

 

在mongo shell中，可以像对数组一样操作指针：

 

>var cursor=db.things.find()

>printjson(cursor[4])

{ "_id" : ObjectId("4f36234964480e0bcb6d6025"), "x" : 4, "j" : 3 }

> 

 

当用这种方式使用指针时，指针指示的值都能同时加载到内存中，这一点不利于返回较大的查询结果，因为有可能发生内存溢出。对于结果较大的查询，应该用迭代方式输出指针值。

 

另外，你可以将指针转变为真正的数组进行处理：

 

>arr[5]

{ "_id" : ObjectId("4f36234964480e0bcb6d6026"), "x" : 4, "j" : 4 }

> 

 

注意，这些数组特性都仅适用于shell模式，但对于其他语言环境并不适合。MongoDB指针并不是快照，当在集合上进行操作时，如果有其他人在集合里第一次或者最后一次调用next()，那么你的指针可能不能成功返回结果，所以要明确锁定你要查询的指针。

 

条件查询

 

我们已经知道如何操作查询返回的指针，现在我们要针对特定条件实现对查询结果的筛选。一般来说，实现条件查询就需要建立“查询文档”，即指明键需要匹配的模式和值的文档。对于这一点用例子证明要比用文字解释清楚得多。在下面的例子中，我们将给出SQL查询，并且说明如何借助mongo shell使得MongoDB能实现相同的查询（参见表11-4与表11-5）。这种条件查询是MongoDB的基本功能，所以你也可以用其他程序驱动或者语言实现条件查询。

 

表11-4  MongoDB条件查询（name="mongo"）

 

SELECT * FROM things WHERE name="mongo"

>db.things.find({name:"mongo"}).forEach(printjson)

{ "_id" : ObjectId("4f361b1f64480e0bcb6d6021"), "name" : "mongo" }

> 

 

表11-5  MongoDB条件查询（x=4）

 

SELECT * FROM things WHERE x=4

>db.things.find({x:4}).forEach(printjson)

{ "_id" : ObjectId("4f36234964480e0bcb6d6023"), "x" : 4, "j" : 1 }

{ "_id" : ObjectId("4f36234964480e0bcb6d6024"), "x" : 4, "j" : 2 }

 

续表 

 

……

{ "_id" : ObjectId("4f36234964480e0bcb6d6036"), "x" : 4, "j" : 20 }

> 

 

查询表达式本身是一个文档，一个查询文档{a:A，b:B，…}意思是“where a==A and b==B and …”。如果想了解更多条件查询有关的信息，可以到MongoDB官网上查看MongoDB开发者手册，网址如下：

 

http://www.mongodb.org/display/DOCS/Manual

 

MongoDB也允许返回“部分文档”，也就是结果中只包含数据库文档的一些子元素，类似于关系数据库中针对某些列的查询。为了实现这个查询，可以在find()方法中增加第二个参数，表示返回某些特定元素。为了便于说明，下面我们还是实现find({x:4})的查询，只不过增加了额外的参数使得结果中只包含j元素：

 

表11-6  MongoDB条件查询（返回特定元素j）

 

SELECT j FROM things WHERE x=4

>db.things.find({x:4},{j:true}).forEach(printjson)

{ "_id" : ObjectId("4f36234964480e0bcb6d6023"), "j" : 1 }

……

{ "_id" : ObjectId("4f36234964480e0bcb6d6036"), "j" : 20 }

> 

 

注意：“_id”字段总是会返回在结果中的。

 

 

 

作者简介

 

陆嘉恒，中国人民大学教授，博士生导师。2006年毕业于新加坡国立大学计算机科学系，获博士学位；2006-2008年在美国加利福尼亚大学尔湾分校(University of California, Irvine)进行博士后研究；2008年加入中国人民大学，2012年破格晋升为教授。主要研究领域包括数据库技术和云计算技术。先后在SIGMOD、VLDB、ICDE、WWW等国际重要会议和期刊上发表数据库方向的论文40多篇，主编多本云计算和大数据的教材和著作。

 

本文节选自《大数据挑战与NoSQL数据库技术》一书。陆嘉恒编著，由电子工业出版社出版。