前言

前面的章节，关于分布式缓存技术，我们分析了《分布式缓存技术之Redis的使用以及原理》、从这一节开始，我们继续来说说MongoDB。

关于MongoDB，一共五小节内容，分别是：

• MongoDB的应用场景及实现原理
• MongoDB的常用命令及配置
• 手写基于MongoDB的ORM框架
• 基于MongoDB实现网络云盘实战
• MongoDB 4.0高可用及新特性

安装 MongoDB 数据库（Windows 和 Linux 环境）

Windows 环境

打开官网：MongoDB 官网下载地址 选择 Community Server 4.0.1 的版本。

安装与启动

在D 盘创建安装目录，D:\MongoDB，将解压后的文件拷入新建的文件。

在D 盘创建一个目录，D:\MongoDB\Server\4.0\Data，用于存放 MongoDB 的数据。

执行安装，使用命令行，进入 MongDB 的安装目录，执行安装命令，并指明存放 MongoDB 的路径。

安装完成后配置环境变量

启动数据库

注意，如果这是你的目录中有空格，会报 Invalid command 错误，将 dbpath 后面的值加上双引号即

可mongod.exe -dbpath=”D:\MongoDB\Server\4.0\data”。

最后一行显示我们的 MongoDB 已经连接到 27017,它是默认的数据库的端口；它建立完数据库之后，会在我们的 MongoDbData 文件夹下，生成一些文件夹和文件：在 journal 文件夹中会存储相应的数据文件，NoSQL 的 MongoDB，它以文件的形式，也就是说被二进制码转换过的 json 形式来存储所有的数据模型。

启动 MongoDB 数据库，也可以根据自己配置 mongodb.bat 文件，在 D:\MongoDB\Server\4.0\bin 中创建一个 mongodb.bat 文件，然后我们来编写这个可执行文件如下：

mongod --dbpath=D:\MongoDB\Server\4.0\data 运行 mongodb.bat 文件，MongoDB 便启动成功！

Linux 环境

1. 解压tgz包（我使用的是Centos6.7版本）
   

2. cd到安装目录，并观察启动命令 >…<

请注意：

mongo命令： 客户端
mongos命令： 路由器
mongod命令： 数据存储

4. 配置环境变量

在任意地方编辑环境变量，注意，我这里使用的是centos6.7版本，读者可根据不同的版本选择相应的配置文件：

vi /etc/profile

重新加载配置文件：

source etc/profile

6. 测试安装
   直接启动，提示找不到存放数据的文件夹
   
   我们就在当前mongodb目录下创建data与log文件夹
   

再次启动：

mongod
设置数据存储路径：–dbpath=/data/program/mongodb-linux-x86_64-4.0.18/data
设置日志存储路径：–logpath=/data/program/mongodb-linux-x86_64-4.0.18/log
设置后台启动： -fork
设置外联（第三方连接DB）： --bind_ip=0.0.0.0

结果成功：

使用mongo进入mongo命令行

这样就没有问题啦·~

安装 RoboMongo 客户端

使用远程连接时，记得关闭防火墙：

然后使用图形化界面连接一下：

MongoDB 基本操作

MongoDB 常用命令

1. 创建数据库

use testdb

命令行效果：

客户端效果：

以下执行经过测试没有问题，读者可以自行测试相关命令~

2. 创建集合

db.t_member.insert({name:"zhaomin",age:23})

3. 查询

db.t_member.find()
db.t_member.findOne()

4. 修改

＃不会影响其他属性列 ，主键冲突会报错
db.t_member.update({name:"zhaomin"},{$set:{age:18}})

＃第三个参数为 true 则执行 insertOrUpdate 操作，查询出则更新，没查出则插入，或者
db.t_member.update({name:"zhaomin"},{$set:{age:18}},true)

5. 删除

＃删除满足条件的第一条 只删除数据 不删除索引
db.t_member.remove({age:1})

＃删除集合
db.t_member.drop();

＃删除数据库
db.dropDatabase();

6. 查看集合

show collections

7. 查看数据库

show dbs

8. 插入数据

db.t_member.insert() ＃不允许键值重复

db.t_member.save() ＃若键值重复，可改为插入操作

9. 批量更新

db.t_member.update({name:"zhaomin"},{$set:{name:"zhanmin11"}},false,t rue);

批量操作需要和选择器同时使用，第一个 false 表示不执行 insertOrUpdate 操作，第二个 true 表示执行批量

10. 更新器使用$set : 指定一个键值对，若存在就进行修改，不存在则添加 $inc ：只使用于数字类型，可以为指定键值对的数字类型进行加减操作：

db.t_member.update({name:"zhangsan"},{$inc:{age:2}})

执行结果是名字叫“zhangsan”的年龄加了 2

$unset : 删除指定的键

db.t_member.update({name:"zhangsan"},{$unset:{age:1}})

$push : 数组键操作：1、如果存在指定的数组，则为其添加值；2、如果不存在指定的数组，则创建数组键，并添加值；3、如果指定的键不为数组类型，则报错；
$addToSet : 当指定的数组中有这个值时，不插入，反之插入

＃则不会添加到数组里
db.t_member.update({name:"zhangsan"},{$addToSet:{classes:"English"}}) ;

$pop：删除指定数组的值，当 value=1 删除最后一个值，当 value=-1 删除第一个值

＃删除了最后一个值
db.t_member.update({name:"zhangsan"},{$pop:{classes:1}})

$pull : 删除指定数组指定的值

＃$pullAll 批量删除指定数组
db.persons.update({name:"zhangsan"},{$pull:{classes:"Chinese"}})

＃若数组中有多个 Chinese，则全删除
db.t_member.update({name:"zhangsan"},{$pull:{classes:["Chinese"]}})

$ : 修改指定数组时，若数组有多个对象，但只想修改其中一些，则需要定位器：

db.t_member.update({"classes.type":"AA"},{$set:{"classes.$.sex":"male "}})

$addToSet 与 $each 结合完成批量数组更新操作

db.t_member.update({name:"zhangsan"},{$set:{classes:{$each:["chinese" ,"art"]}}})

runCommand 函数和 findAndModify 函数

runCommand({ 
	findAndModify:"persons",
	query:{查询器},
	sort:{排序},
	update:{修改器},
	new:true 是否返回修改后的数据
});

runCommand 函数可执行 mongdb 中的特殊函数
findAndModify 就是特殊函数之一，用于返回执行返回 update 或 remove 后的文档
例如：

db.runCommand({
	findAndModify:"persons",
	query:{name:"zhangsan"},
	update:{$set:{name:"lisi"}},
	new:true
})

12. 高级查询详解

db.t_member.find({},{_id:0,name:1})

第一个空括号表示查询全部数据，第二个括号中值为 0 表示不返回，值为 1 表示返回，默认情况下若不指定主键，主键总是会被返回；

db.persons.find({条件},{指定键});

比较操作符：$lt: < $lte: <= $gt: > $gte: >= $ne: !=

• 查询条件

＃查询年龄大于等于 25 小于等于 27 的人
db.t_member.find({age:{$gte:25,$lte:27}},{_id:0,name:1,age:1})

＃查询出所有国籍不是韩国的人的数学成绩
db.t_member.find({country:{$ne:"韩国"}},{_id:0,name:1,country:1})

• 包含与不包含（仅针对于数组）

$in 或 $nin

＃查询国籍是中国或美国的学生信息
db.t_member.find({country:{$in:["China","USA"]}},{_id:0,name:1:countr y:1})

• $or 查询

＃查询语文成绩大于 85 或者英语大于 90 的学生信息 
db.t_member.find({$or:[{c:{$gt:85}},{e:{$gt:90}}]},{_id:0,name:1,c:1,e:1})

＃把中国国籍的学生上增加新的键 sex
db.t_member.update({country:"China"},{$set:{sex:"m"}},false,true)

＃查询出 sex 为 null 的人
db.t_member.find({sex:{$in:[null]}},{_id:0,name:1,sex:1})

• 正则表达式

＃查询出名字中存在”li”的学生的信息
db.t_member.find({name:/li/i},{_id:0,name:1})

• $not 的使用

$not和$nin 的区别是$not可以用在任何地方儿$nin 是用到集合上的

＃查询出名字中不存在”li”的学生的信息
db.t_member.find({name:{$not:/li/i}},{_id:0,name:1})

• $all 与 index 的使用

＃查询喜欢看 MONGOD 和 JS 的学生
db.t_member.find({books:{$all:["JS","MONGODB"]}},{_id:0,name:1})

＃查询第二本书是 JAVA 的学习信息
db.t_member.find({"books.1":"JAVA"},{_id:0,name:1,books:1})

• $size 的使用，不能与比较查询符同时使用

＃查询出喜欢的书籍数量是 4 本的学生
db.t_member.find({books:{$size:4}},{_id:0,name:1})

• 查询出喜欢的书籍数量大于 4 本的学生本的学生

1）增加 size 键

db.t_member.update({},{$set:{size:4}},false,true)

2）添加书籍,同时更新 size

db.t_member.update({name:"jim"},{$push:{books:"ORACL"},$inc:{size:1} })

3）查询大于 3 本的

db.t_member.find({size:{$gt:4}},{_id:0,name:1,size:1})

• $slice 操作符返回文档中指定数组的内部值

＃查询出 Jim 书架中第 2~4 本书
db.t_member.find({name:"jim"},{_id:0,name:1,books:{$slice:[1,3]}})

＃查询出最后一本书
db.t_member.find({name:"jim"},{_id:0,name:1,books:{$slice:-1}})

• 文档查询

查询出在 K 上过学且成绩为 A 的学生

1）绝对查询，顺序和键个数要完全符合

db.t_member.find({school:{school:"K","score":"A"}},{_id:0,name:1})

2）对象方式,但是会出错，多个条件可能会去多个对象查询

db.t_member.find({"school.school":"K","school.score":"A"},{_id:0,nam e:1})

正确做法单条条件组查询$elemMatch

db.t_member.find({school:{$elemMatch:{school:"K",score:"A"}},{_id:0,name:1})

db.t_member.find({age:{$gt:22},books:"C++",school:"K"},{_id:0,name:1,
age:1,books:1,school:1})

• 分页与排序

1）limit 返回指定条数 查询出 persons 文档中前 5 条数据：

db.t_member.find({},{_id:0,name:1}).limit(5)

2）指定数据跨度 查询出 persons 文档中第 3 条数据后的 5 条数据

db.t_member.find({},{_id:0,name:1}).limit(5).skip(3)

3）sort 排序 1 为正序，-1 为倒序

db.t_member.find({},{_id:0,name:1,age:1}).limit(5).skip(3).sort({age:1})

注意:mongodb 的 key 可以存不同类型的数据排序就也有优先级

最小值->null->数字->字符串->对象/文档->数组->二进制->对象 ID->布尔->日期->时间戳->正则->最大值

• 游标

利用游标遍历查询数据

var persons = db.persons.find();
	while(persons.hasNext()){
	obj = persons.next();
	print(obj.name)
}

游标几个销毁条件

1).客户端发来信息叫他销毁

2).游标迭代完毕

3).默认游标超过 10 分钟没用也会别清除

• 查询快照

快照后就会针对不变的集合进行游标运动了,看看使用方法.

＃用快照则需要用高级查询
db.persons.find({$query:{name:”Jim”},$snapshot:true})

14. 高级查询选项

1)$query

2)$orderby

3)$maxsan：integer 最多扫描的文档数

4)$min：doc 查询开始

5)$max：doc 查询结束

6)$hint：doc 使用哪个索引

7)$explain:boolean 统计

8)$snapshot:boolean 一致快照

• 查询点(70,180)最近的 3 个点

db.map.find({gis:{$near:[70,180]}},{_id:0,gis:1}).limit(3)

• 查询以点(50,50)和点(190,190)为对角线的正方形中的所有的点

db.map.find({gis:{$within:{$box:[[50,50],[190,190]]}}},{_id:0,gis:1})

• 查询出以圆心为(56,80)半径为 50 规则下的圆心面积中的点

db.map.find({gis:{$with:{$center:[[56,80],50]}}},{_id:0,gis:1})

15. Count+Distinct+Group

• count 查询结果条数

db.persons.find({country:"USA"}).count()

• Distinct 去重

请查询出 persons 中一共有多少个国家分别是什么

＃key 表示去重的键
db.runCommand({distinct:"persons",key:"country"}).values

• group 分组

db.runCommand({ group:{
	ns:"集合的名字",
	key:"分组键对象",
	initial:"初始化累加器",
	$reduce:"分解器",
	condition:"条件",
	finalize:"组完成器"
}})

分组首先会按照 key 进行分组,每组的 每一个文档全要执行$reduce 的方法,他接收 2 个参数一个是组内本条记录,一个是累加器数据.

请查出 persons 中每个国家学生数学成绩最好的学生信息(必须在 90 以上)

db.runCommand({
	group:{
	ns:"persons",
	key:{"country":true},
	initial:{m:0},
	$reduce:function(doc,prev){
		if(doc.m>prev.m){
			prev.m = doc.m;
			prev.name = doc.m;
			prev.country = doc.country;
		}
	},
	condition:{m:{$gt:90}},
	finalize:function(prev){
		prev.m = prev.name+" comes from "+prev.country+" ,Math score is"+prev.m;
		}
	}
})

• .函数格式化分组键

如果集合中出现键 Counrty 和 counTry 同时存在

$keyf:function(doc){
	if(doc.country){
		return {country:doc.country}
	}

return {country:doc.counTry}
}

16. 常用命令举例

• 查询服务器版本号和主机操作系统

db.runCommand({buildInfo:1})

• 查询执行集合的详细信息,大小,空间,索引等

db.runCommand({collStats:"persons"})

• 查看操作本集合最后一次错误信息

db.runCommand({getLastError:"persons"})

17. 固定集合

• 特性

固定集合默认是没有索引的就算是_id 也是没有索引的,由于不需分配新的空间他的插入速度是非常快的

固定集合的顺是确定的导致查询速度是非常快的

最适合就是日志管理

• 创建固定集合

创建一个新的固定集合要求大小是 100 个字节,可以存储文档 10 个

db.createCollection("mycoll",{size:100,capped:true,max:10})

把一个普通集合转换成固定集合

db.runCommand({convertToCapped:"persons",size:1000})

• 对固定集合反向排序，默认情况是插入的顺序排序

db.mycoll.find().sort({$natural:-1})

常见问题总结

Mongo和ES对比

elasticsearch 纯粹的是json（字符串），而mongo结构更加复杂

mongo的优势是哪些？

• BSON
• GirdFS(复杂性的体现)

用户手机注册验证码存取适合用mongo吗？还是redis?

建议用Seesion，用Redis过时时间，不推荐用MongoDB

MongoDB应用场景

• 不规则日志：ELK， Log4J INFO，ERROR，WARN,DEBUG(字符串？)

  Pattern，用正则去解析字符串，不止一个正则，
  每一种日志格式都要编写一个正则去匹配
  既然用正则麻烦，为什么还用ELK存储日志？
  因为可能你的系统已经平稳运行N年了（.Net，PHP、Java多语言交错，情况复杂）

• 规则日志：MongoDB，结构化的整理，

  用户行为日志 operationTime creator type target
  Timline，调用链路 invoker Time targetMethod args returnVal throws

• 持续增量（id + UpdateTime）

• 文件存储：GirdFS（文件存储系统）

• 不适合Reids：数据需要持久性的而且有一定的依赖性
  适合Redis：数据会设置时效
  分布式锁
  用户登录token
  数据库缓存中间件

MongoDB（GridFS）、Hadoop、HBase对于数据存储得使用场景选择吗？

定位：
MongoDB，为一个结构化的缓存，由于设计原理不同，数据量是一定的瓶颈的。
HBase ，基于列簇扩展性，高可用程度会更加灵活，数量级和MongoDB也是有很大差异的。

HBase 通常会跟大数据联系在一起
MongoDB 顶多算是一个日志数据库，文件存储系统

Mongo怎么持久化的？

持久化都是用文件的形式存储，其实任何数据库都是用文件实现持久化的

后记

更多架构知识，欢迎关注本套Java系列文章，地址导航：Java架构师成长之路