MongoDB非关系型数据库开发手册
一：NoSql数据库#
什么是NoSQL?#
NoSQL，指的是非关系型的数据库。NoSQL有时也称作Not Only SQL的缩写，是对不同于传统的关系型数据库的数据库管理系统的统称。
NoSQL用于超大规模数据的存储。（例如谷歌或Facebook每天为他们的用户收集万亿比特的数据）。这些类型的数据存储不需要固定的模式，无需多余操作就可以横向扩展。
为什么使用NoSQL ?#
今天我们可以通过第三方平台（如：Google,Facebook等）可以很容易的访问和抓取数据。用户的个人信息，社交网络，地理位置，用户生成的数据和用户操作日志已经成倍的增加。我们如果要对这些用户数据进行挖掘，那SQL数据库已经不适合这些应用了, NoSQL数据库的发展也却能很好的处理这些大的数据。
CAP定理（CAP theorem）#
在计算机科学中, CAP定理（CAP theorem）, 又被称作 布鲁尔定理（Brewer's theorem）, 它指出对于一个分布式计算系统来说，不可能同时满足以下三点:
一致性(Consistency) (所有节点在同一时间具有相同的数据)
可用性(Availability) (保证每个请求不管成功或者失败都有响应)
分隔容忍(Partition tolerance) (系统中任意信息的丢失或失败不会影响系统的继续运作)
CAP理论的核心是：一个分布式系统不可能同时很好的满足一致性，可用性和分区容错性这三个需求，最多只能同时较好的满足两个。
因此，根据 CAP 原理将 NoSQL 数据库分成了满足 CA 原则、满足 CP 原则和满足 AP 原则三 大类：
CA - 单点集群，满足一致性，可用性的系统，通常在可扩展性上不太强大。
CP - 满足一致性，分区容忍性的系统，通常性能不是特别高。
AP - 满足可用性，分区容忍性的系统，通常可能对一致性要求低一些。
NoSQL的优点/缺点#
优点:
- 高可扩展性
- 分布式计算
- 低成本
- 架构的灵活性，半结构化数据
- 没有复杂的关系
缺点:
- 没有标准化
- 有限的查询功能（到目前为止）
- 最终一致是不直观的程序
NoSQL 数据库分类#
类型 部分代表 特点
列存储 Hbase Cassandra Hypertable 顾名思义，是按列存储数据的。最大的特点是方便存储结构化和半结构化数据，方便做数据压缩，对针对某一列或者某几列的查询有非常大的IO优势。
文档存储 MongoDB CouchDB 文档存储一般用类似json的格式存储，存储的内容是文档型的。这样也就有有机会对某些字段建立索引，实现关系数据库的某些功能。
key-value存储 Tokyo Cabinet / Tyrant Berkeley DB MemcacheDB Redis 可以通过key快速查询到其value。一般来说，存储不管value的格式，照单全收。（Redis包含了其他功能）
图存储 Neo4J FlockDB 图形关系的最佳存储。使用传统关系数据库来解决的话性能低下，而且设计使用不方便。
对象存储 db4o Versant 通过类似面向对象语言的语法操作数据库，通过对象的方式存取数据。
xml数据库 Berkeley DB XMLBaseX 高效的存储XML数据，并支持XML的内部查询语法，比如XQuery,Xpath。
二：MongoDB#
MongoDB 是由C++语言编写的，是一个基于分布式文件存储的开源数据库系统。
在高负载的情况下，添加更多的节点，可以保证服务器性能。
MongoDB 旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。
MongoDB 将数据存储为一个文档，数据结构由键值(key=>value)对组成。MongoDB 文档类似于 JSON 对象。字段值可以包含其他文档，数组及文档数组。
适用场景#
1.数据缓存
2.JSON格式的数据
3.高伸缩性场景
4.弱事务类型业务
Mongodb更多适合于大数据量，高并发，弱事务的互联网应用，其内置的水平扩展机制提供了从几百万到十亿级别的数据处理能力，可以很好的满足Web2.0和移动互联网应用的数据存储要求。
应用情况#
1531808343696
版本说明#
比如：3.1.0 第二个数是奇数为测试版，偶数为稳定版。
Linux下安装#
创建目录
Copy
mkdir mongodb
下载
Copy
wget https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-4.0.0.tgz
解压
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tar -zxvf mongodb-linux-x86_64-4.0.0.tgz
查看路径
Copy
[root@ZhuJi mongodb-linux-x86_64-4.0.0]# pwd
/usr/local/mongodb/mongodb-linux-x86_64-4.0.0
MongoDB 的可执行文件位于 bin 目录下，所以可以将其添加到 PATH 路径中：
注意export命令只对此次会话有效。
Copy
export PATH=/usr/local/mongodb/mongodb-linux-x86_64-4.0.0/bin:$PATH
创建数据库目录
MongoDB的数据存储在data目录的db目录下，但是这个目录在安装过程不会自动创建，所以你需要手动创建data目录，并在data目录中创建db目录。
Copy
mkdir data
创建日志目录
Copy
mkdir log
启动程序：mongod命令
Copy
mongod --dbpath data --logpath log/mongod.log -logappend --fork
你也可以把启动命令写入start.sh文件
Copy
echo "mongod --dbpath data --logpath log/mongod.log -logappend --fork" >> start.sh
登录数据库
Copy
mongo
示例：
Copy
$ ./mongo
MongoDB shell version: 3.0.6
connecting to: test
>
小结
创建文件夹：data，用来存储数据库的数据文件。
创建文件夹：log，用来存储数据库的日志文件。
创建文件夹：bin，用来存储数据库的可执行文件。
创建文件夹：conf，用来存储数据库的配置文件。
三：概念#
MongoDB概念解析#
不管我们学习什么数据库都应该学习其中的基础概念，在mongodb中基本的概念是文档、集合、数据库，下面我们挨个介绍。
下表将帮助您更容易理解Mongo中的一些概念：
SQL术语/概念 MongoDB术语/概念 解释/说明
database database 数据库
table collection 数据库表/集合
row document 数据记录行/文档
column field 数据字段/域
index index 索引
table joins 表连接,MongoDB不支持
primary key primary key 主键,MongoDB自动将_id字段设置为主键
MongoDB 数据类型#
下表为MongoDB中常用的几种数据类型。
数据类型 描述
String 字符串。存储数据常用的数据类型。在 MongoDB 中，UTF-8 编码的字符串才是合法的。
Integer 整型数值。用于存储数值。根据你所采用的服务器，可分为 32 位或 64 位。
Boolean 布尔值。用于存储布尔值（真/假）。
Double 双精度浮点值。用于存储浮点值。
Min/Max keys 将一个值与 BSON（二进制的 JSON）元素的最低值和最高值相对比。
Array 用于将数组或列表或多个值存储为一个键。
Timestamp 时间戳。记录文档修改或添加的具体时间。
Object 用于内嵌文档。
Null 用于创建空值。
Symbol 符号。该数据类型基本上等同于字符串类型，但不同的是，它一般用于采用特殊符号类型的语言。
Date 日期时间。用 UNIX 时间格式来存储当前日期或时间。你可以指定自己的日期时间：创建 Date 对象，传入年月日信息。
Object ID 对象 ID。用于创建文档的 ID。
Binary Data 二进制数据。用于存储二进制数据。
Code 代码类型。用于在文档中存储 JavaScript 代码。
Regular expression 正则表达式类型。用于存储正则表达式。
四：命令#
数据库命令#
"show dbs" 命令可以显示所有数据的列表。
执行 "db" 命令可以显示当前数据库对象或集合。
运行"use"命令，可以连接到一个指定的数据库。
Copy
> show dbs;
admin 0.000GB
config 0.000GB
local 0.000GB
> db
test
> use local
switched to db local
> db
local
>
有一些数据库名是保留的，可以直接访问这些有特殊作用的数据库。
admin： 从权限的角度来看，这是"root"数据库。要是将一个用户添加到这个数据库，这个用户自动继承所有数据库的权限。一些特定的服务器端命令也只能从这个数据库运行，比如列出所有的数据库或者关闭服务器。
local: 这个数据永远不会被复制，可以用来存储限于本地单台服务器的任意集合
config: 当Mongo用于分片设置时，config数据库在内部使用，用于保存分片的相关信息。
创建数据库#
如果数据库不存在，则创建数据库，否则切换到指定数据库。
Copy
use demo
插入一条数据
Copy
db.demo.insert({"name":"菜鸟先飞"})
展示数据库
Copy
show dbs
MongoDB 中默认的数据库为 test，如果你没有创建新的数据库，集合将存放在 test 数据库中。
删除数据库#
MongoDB 删除数据库的语法格式如下：
Copy
db.dropDatabase()
删除当前数据库，默认为 test，你可以使用 db 命令查看当前数据库名。
删除集合#
集合删除语法格式如下：
Copy
db.collection.drop()
实例
Copy
> show collections
demo
> db.demo.drop()
true
> show collections
创建集合#
语法格式：
Copy
db.createCollection(name, options)
参数说明：
name: 要创建的集合名称
options: 可选参数, 指定有关内存大小及索引的选项
options 可以是如下参数：
字段 类型 描述
capped 布尔 （可选）如果为 true，则创建固定集合。固定集合是指有着固定大小的集合，当达到最大值时，它会自动覆盖最早的文档。 当该值为 true 时，必须指定 size 参数。
autoIndexId 布尔 （可选）如为 true，自动在 _id 字段创建索引。默认为 false。
size 数值 （可选）为固定集合指定一个最大值（以字节计）。 如果 capped 为 true，也需要指定该字段。
max 数值 （可选）指定固定集合中包含文档的最大数量。
在插入文档时，MongoDB 首先检查固定集合的 size 字段，然后检查 max 字段。
实例
不带参
Copy
db.createCollection("runoob")
带参
Copy
db.createCollection("mycol", {capped : true, autoIndexId : true, size : 6142800, max : 10000})
在 MongoDB 中，你不需要创建集合。当你插入一些文档时，MongoDB 会自动创建集合。
Copy
db.mycol2.insert({"name" : "菜鸟教程"})
查看已有集合
Copy
show collections
或者
Copy
show tables
插入文档#
MongoDB 使用 insert() 或 save() 方法向集合中插入文档，语法如下：
Copy
db.COLLECTION_NAME.insert(document)
实例
以下文档可以存储在 MongoDB 的 runoob 数据库 的 col 集合中：
Copy
db.col.insert({title: 'MongoDB 教程',
description: 'MongoDB 是一个 Nosql 数据库',
by: '菜鸟教程',
url: 'http://www.runoob.com',
tags: ['mongodb', 'database', 'NoSQL'],
likes: 100
})
以上实例中 col 是我们的集合名，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。
查看已插入文档：
Copy
db.col.find()
打印
Copy
{ "_id" : ObjectId("56064886ade2f21f36b03134"), "title" : "MongoDB 教程", "description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库", "by" : "菜鸟教程", "url" : "http://www.runoob.com", "tags" : [ "mongodb", "database", "NoSQL" ], "likes" : 100 }
我们也可以将数据定义为一个变量，如下所示：
Copy
document=({title: 'MongoDB 教程',
description: 'MongoDB 是一个 Nosql 数据库',
by: '教程',
url: 'http://www.runoob.com',
tags: ['mongodb', 'database', 'NoSQL'],
likes: 100
});
执行插入操作：
Copy
db.col.insert(document)
更新文档#
update() 方法
update() 方法用于更新已存在的文档。语法格式如下：
Copy
db.collection.update(
,
,
{
upsert: ,
multi: ,
writeConcern:
}
)
参数说明：
query : update的查询条件，类似sql update查询内where后面的。
update : update的对象和一些更新的操作符（如$,$inc...）等，也可以理解为sql update查询内set后面的
upsert : 可选，这个参数的意思是，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。
writeConcern :可选，抛出异常的级别。
实例
我们在集合 col 中插入如下数据：
Copy
db.col.insert({
title: 'MongoDB 教程',
description: 'MongoDB 是一个 Nosql 数据库',
by: '教程',
url: 'http://www.runoob.com',
tags: ['mongodb', 'database', 'NoSQL'],
likes: 100
})
接着我们通过 update() 方法来更新标题(title):
Copy
db.col.update({'title':'MongoDB 教程'},{$set:{'title':'MongoDB'}})
以上语句只会修改第一条发现的文档，如果你要修改多条相同的文档，则需要设置 multi 参数为 true。
Copy
db.col.update({'title':'MongoDB 教程'},{$set:{'title':'MongoDB'}},{multi:true})
更多实例
只更新第一条记录：
Copy
db.col.update( { "count" : { $gt : 1 } } , { $set : { "test2" : "OK"} } );
全部更新：
Copy
db.col.update( { "count" : { $gt : 3 } } , { $set : { "test2" : "OK"} },false,true );
只添加第一条：
Copy
db.col.update( { "count" : { $gt : 4 } } , { $set : { "test5" : "OK"} },true,false );
全部添加加进去:
Copy
db.col.update( { "count" : { $gt : 5 } } , { $set : { "test5" : "OK"} },true,true );
全部更新：
Copy
db.col.update( { "count" : { $gt : 15 } } , { $inc : { "count" : 1} },false,true );
只更新第一条记录：
Copy
db.col.update( { "count" : { $gt : 10 } } , { $inc : { "count" : 1} },false,false );
在3.2版本开始，MongoDB提供以下更新集合文档的方法：
db.collection.updateOne() 向指定集合更新单个文档
db.collection.updateMany() 向指定集合更新多个文档
save() 方法
save() 方法通过传入的文档来替换已有文档。语法格式如下：
Copy
db.collection.save(
,
{
writeConcern:
}
)
参数说明：
document : 文档数据。
writeConcern :可选，抛出异常的级别。
实例
以下实例中我们替换了 _id 为 56064f89ade2f21f36b03136 的文档数据：
Copy
db.col.save({
"_id" : ObjectId("5b4df2a53e3e9f9874019902"),
"title" : "MongoDB",
"description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库",
"by" : "Runoob",
"url" : "http://www.runoob.com",
"tags" : [
"mongodb",
"NoSQL"
],
"likes" : 110
})
抛出异常的级别
WriteConcern.NONE:没有异常抛出
WriteConcern.NORMAL:仅抛出网络错误异常，没有服务器错误异常
WriteConcern.SAFE:抛出网络错误异常、服务器错误异常；并等待服务器完成写操作。
WriteConcern.MAJORITY: 抛出网络错误异常、服务器错误异常；并等待一个主服务器完成写操作。
WriteConcern.FSYNC_SAFE: 抛出网络错误异常、服务器错误异常；写操作等待服务器将数据刷新到磁盘。
WriteConcern.JOURNAL_SAFE:抛出网络错误异常、服务器错误异常；写操作等待服务器提交到磁盘的日志文件。
WriteConcern.REPLICAS_SAFE:抛出网络错误异常、服务器错误异常；等待至少2台服务器完成写操作。
删除文档#
语法
remove() 方法的基本语法格式如下所示：
Copy
db.collection.remove(
,
)
如果你的 MongoDB 是 2.6 版本以后的，语法格式如下：
Copy
db.collection.remove(
,
{
justOne: ,
writeConcern:
}
)
参数说明：
query :（可选）删除的文档的条件。
justOne : （可选）如果设为 true 或 1，则只删除一个文档。
writeConcern :（可选）抛出异常的级别。
实例
以下文档我们执行两次插入操作：
Copy
db.col.insert({title: 'MongoDB 教程',
description: 'MongoDB 是一个 Nosql 数据库',
by: '菜鸟教程',
url: 'http://www.runoob.com',
tags: ['mongodb', 'database', 'NoSQL'],
likes: 100
})
使用 find() 函数查询数据：
Copy
db.col.find()
接下来我们移除 title 为 'MongoDB 教程' 的文档：
Copy
db.col.remove({'title':'MongoDB 教程'})
如果你想删除所有数据，可以使用以下方式（类似常规 SQL 的 truncate 命令）：
Copy
db.col.remove({})
推荐使用delete()
remove() 方法已经过时了，现在官方推荐使用 deleteOne() 和 deleteMany() 方法。
如删除集合下全部文档：
Copy
db.col.deleteMany({})
删除 status 等于 A 的全部文档：
Copy
db.col.deleteMany({ status : "A" })
删除 status 等于 D 的一个文档：
Copy
db.col.deleteOne( { status: "D" } )
查询文档#
MongoDB 查询文档使用 find() 方法。
find() 方法以非结构化的方式来显示所有文档。
语法
MongoDB 查询数据的语法格式如下：
Copy
db.collection.find(query, projection)
query ：可选，使用查询操作符指定查询条件
projection ：可选，使用投影操作符指定返回的键。查询时返回文档中所有键值， 只需省略该参数即可（默认省略）。
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：
Copy
db.col.find().pretty()
pretty() 方法以格式化的方式来显示所有文档。
实例
以下实例我们查询了集合 col 中的数据：
Copy
db.col.find().pretty()
{
"_id" : ObjectId("56063f17ade2f21f36b03133"),
"title" : "MongoDB 教程",
"description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库",
"by" : "教程",
"url" : "http://www.runoob.com",
"tags" : [
"mongodb",
"database",
"NoSQL"
],
"likes" : 100
}
除了 find() 方法之外，还有一个 findOne() 方法，它只返回一个文档。
MongoDB 与 RDBMS Where 语句比较
如果你熟悉常规的 SQL 数据，通过下表可以更好的理解 MongoDB 的条件语句查询：
操作 格式 范例 RDBMS中的类似语句
等于 {:} db.col.find({"by":"菜鸟教程"}).pretty() where by = '菜鸟教程'
小于 {:{$lt:}} db.col.find({"likes":{$lt:50}}).pretty() where likes < 50
小于或等于 {:{$lte:}} db.col.find({"likes":{$lte:50}}).pretty() where likes <= 50
大于 {:{$gt:}} db.col.find({"likes":{$gt:50}}).pretty() where likes > 50
大于或等于 {:{$gte:}} db.col.find({"likes":{$gte:50}}).pretty() where likes >= 50
不等于 {:{$ne:}} db.col.find({"likes":{$ne:50}}).pretty() where likes != 50
AND 条件
MongoDB 的 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。
语法格式如下：
Copy
db.col.find({key1:value1, key2:value2}).pretty()
类似于 WHERE 语句：WHERE by='教程' AND title='MongoDB 教程'
OR 条件
MongoDB OR 条件语句使用了关键字 $or,语法格式如下：
Copy
db.col.find(
{
$or: [
{key1: value1}, {key2:value2}
]
}
).pretty()
实例
以下实例中，我们演示了查询键 by 值为 教程 或键 title 值为 MongoDB 教程 的文档。
Copy
db.col.find({$or:[{"by":"教程"},{"title": "MongoDB 教程"}]}).pretty()
AND 和 OR 联合使用
以下实例演示了 AND 和 OR 联合使用，类似常规 SQL 语句为： 'where likes>50 AND (by = '教程' OR title = 'MongoDB 教程')'
Copy
db.col.find({"likes": {$gt:50}, $or: [{"by": "教程"},{"title": "MongoDB 教程"}]}).pretty()
projection 参数的使用方法
Copy
db.collection.find(query, projection)
若不指定 projection，则默认返回所有键，指定 projection 格式如下，有两种模式
Copy
db.collection.find(query, {title: 1, by: 1}) // inclusion模式 指定返回的键，不返回其他键
db.collection.find(query, {title: 0, by: 0}) // exclusion模式 指定不返回的键,返回其他键
_id 键默认返回，需要主动指定 _id:0 才会隐藏
实例
Copy
db.col.find({"likes": {$gt:50}}, {_id:0}).pretty()
返回没有_id的结果：
Copy
{
"title" : "MongoDB 教程",
"description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库",
"by" : "教程",
"url" : "http://www.runoob.com",
"tags" : [
"mongodb",
"database",
"NoSQL"
],
"likes" : 100
}
两种模式不可混用（因为这样的话无法推断其他键是否应返回）
Copy
db.collection.find(query, {title: 1, by: 0}) // 错误
只能全1或全0，除了在inclusion模式时可以指定_id为0
Copy
db.collection.find(query, {_id:0, title: 1, by: 1}) // 正确
条件操作符#
描述
条件操作符用于比较两个表达式并从mongoDB集合中获取数据。
在本章节中，我们将讨论如何在MongoDB中使用条件操作符。
MongoDB中条件操作符有：
(>) 大于 - $gt
(<) 小于 - $lt
(>=) 大于等于 - $gte
(<= ) 小于等于 - $lte
(>) 大于操作符 - $gt
如果你想获取 "col" 集合中 "likes" 大于 100 的数据，你可以使用以下命令：
Copy
db.col.find({"likes" : {$gt : 100}})
类似于SQL语句：
Copy
Select * from col where likes > 100;
(<) 和 (>) 查询 - $lt 和 $gt
如果你想获取"col"集合中 "likes" 大于100，小于 200 的数据，你可以使用以下命令：
Copy
db.col.find({likes : {$lt :200, $gt : 100}})
类似于SQL语句：
Copy
Select * from col where likes>100 AND likes<200;
$type 操作符#
MongoDB 中可以使用的类型如下表所示：
类型 数字 备注
Double 1
String 2
Object 3
Array 4
Binary data 5
Undefined 6 已废弃。
Object id 7
Boolean 8
Date 9
Null 10
Regular Expression 11
JavaScript 13
Symbol 14
JavaScript (with scope) 15
32-bit integer 16
Timestamp 17
64-bit integer 18
Min key 255 Query with -1.
Max key 127
实例
如果想获取 "col" 集合中 title 为 String 的数据，你可以使用以下命令：
Copy