Mongodb体系结构与客户端基本操作及注意细节

Mongodb体系结构与客户端基本操作及注意细节

说到Mongodb的体系结构，免不了与关系型数据库做个对比。这里以MySQL为例，我们进行一些比较：

从逻辑结构上对比：

MySQL层次概念             ***层次概念

数据库（database）      数据库（database）

表（table）                     集合（collection）

记录（row）                    文档（document）

在***中没有行、列、关系的概念，集合中的文档相当于一条记录，这体现了模式自由的特点。

从数据存储结构上对比：

MySQL的每个数据库存放在一个与数据库同名的文件夹中，MySQL如果使用MyISAM存储引擎，数据库文件类型就包括.frm、.MYD（存放数据，D为Data）、.MYI（存放索引，I为Index）。

***的默认数据目录时/data/db，它负责存储所有***的数据文件。在***内部，每个数据库都包含一个.ns文件和一些数据文件，而且这些数据文件会随着数据量的增加而变得越来越多，例如系统中有一个叫mydb的数据库，那么构成mydb这个数据库的文件就会有mydb.ns,mydb.0,mydb.1等等组成。

mydb.ns记录了数据库Json对象的命名空间（ns时namespace的缩写），也就是数据库集合里面的命名空间。mydb.0和mydb.1是存放数据库mydb的对象的空间，且大小按照2的n次方大小递增。如mydb.`0的大小是16M，当数据库mydb存满16M之后，就会形成生成mydb.1继续存储，mydb.1的大小为32M，以此类推，随着数据的增加，还会有mydb.2、mydb.3等文件出现，大小64M、128M。默认情况下，现在版本的Mongodb在数据库刚刚建立时就会预先分配好XXX.0和XXX.1共48M空间，之后再随着插入对象的增多而生成后续xxx.2等。

***客户段基本操作：

首先当然是要确认***的mongod服务是打开的。详细见我之前的博客。

打开***客户端的方法时运行***的bin目录下的mongo。

接下来介绍几个基本操作，以及一个细节。

show dbs的意思是显示mongodb中所有的数据库。刚安装好mongodb时，默认有两个数据库admin和local，不去管他们。

db指的是当前工作环境所在的数据库。当你每次进入mongo时。默认进入的数据库时test，它是一个隐式存储的数据库，如果需要进入特定的数据库，或是想建立一个新的数据库，只需要“use 数据库名称”就可以了。在mongodb中不需要create database这种操作，想用就用，mongodb会自动帮我们建立了数据库，就像一个服务周到的“黑执事”。这里，我use dt2建立了一个新的数据库dt2，客户端立即现实工作环境转入到dt2。但是，如果你show dbs，发现数据库并没有真正建立。是需要新建表并且插入一些数据才可以吗？不是，只需要你在当前数据库dt2输入任何一个细小的操作命令，如显示当前数据库的集合有哪些，这时候dt2就会被真正建立了。

connecting to: test > show dbs admin (empty) dt1 0.078GB local 0.078GB > db test > use dt2 switched to db dt2 > show dbs admin (empty) dt1 0.078GB local 0.078GB > show collections > show dbs admin (empty) dt1 0.078GB dt2 (empty) local 0.078GB

在上面的命令中，show collections是显示当前数据库下的集合有哪些。因为现在还没有集合，所以什么都不显示。

接下来我们尝试建立集合和插入数据。

> db.student.find() > show collections >

直接用即可。

这里我们依旧首先验证一个小细节。什么样子的表操作才会导致表的生成。通过上面的命令。我们在还没有student集合的时候对其进行查询（find()），但是，之后显示集合的命令可以看到并没有为dt2建立student集合。

于是我直接在student表中插入一个Json对象（存储在Mongodb的单元是Bson对象，在逻辑概念上是一个文档）

> db.student.insert({name:"Viper",age:20}) WriteResult({ "nInserted" : 1 }) > show collections student system.indexes >

这时候，当show collections的时候可以看见，student集合已经有了。这说明在建立集合时，必须想新的集合中插入有效数据，才能真正建立集合。

总结上面的两个细节就是，在***中建立数据库时，只要use数据库，并且在数据库下执行任何看似不会有任何影响的命令，如查询集合，都会使得数据库建立起来；但是，如果在数据库下，对于新建集合的文档查询是不会导致集合建立的，必须有文档数据插入集合，才能使得集合真正建立起来。这样一对细节很多人未必知道！

另外当空数据库建立集合时，会生成一个索引表，system.indexes。该数据库下的所有集合的ObjectId的索引值全都存放在这里面。

#p#

那么下面我们来分别说说增删改查。

增

前面的例子中其实已经加入了一条文档，这里我们在增加一个文档到student集合。

> db.student.insert({name:"TA",age:18,phone:["1311234567","021-87658765"],GPA:{Math:88,English:99}}) WriteResult({ "nInserted" : 1 }) > db.student.find() { "_id" : ObjectId("54fb0d853fc8173ba3302e6c"), "name" : "Viper", "age" : 20 } { "_id" : ObjectId("54fb10493fc8173ba3302e6d"), "name" : "TA", "age" : 18, "phone" : [ "1311234567", "021-87658765" ], "GPA" : { "Math" : 88, "English" : 99 } } >

这里可以看到，我向mongodb的student集合中插入的两个文档，它们的“表结构”是不一样的。这就是NoSQL数据库与关系型数据库的最重要区别之一（其他区别之前也提过，ACID特性（事务的支持），并发）。

其中第二条文档中我们看到key-value的value可以是一些数、字符串等基本类型外，还可以是数组（其实可以理解为栈，后面的博客文章会介绍value是数组情况下的push和pop，所以理解为一种类似于栈的列表更妥贴），如上面的phone键。更强大的地方是，文档，即插入的Json对象的keybalue的value可以是另一个Json对象，如上面的GPA键。

其实，这些数组、json对象更像是python语法中的列表和字典，哈哈哈哈。。。

这里，我将key-value的value数据类型做个整理：

null： 表示空值或者不存在的值布尔类型： true和false，如{male:true}32位整数： Mongodb的控制台使用JS引擎进行输入，而JS仅仅支持64位浮点数，所以32位整数会被自动转义64位整数： 同上，会被自动转义成64位浮点数64位浮点数： Mongodb的控制台数字的默认类型。如{salary:23871.12}字符串 ：UTF-8字符串都可以表示为字符串类型的数据符号： 在***中不支持这种类型，将自动转义成字符串ObjectId： ***独有，对象id时文档中***的12位16进制的id。（时间戳 | 机器 | PID | 计数器）日期： 注意：使用的时候要加上new。如{birthday:new Date()}正则表达式： 文档键值可以包含正则表达式，其正则表达式采用JS语法来表示。如：{key:/ho/i}代码： 文档中可以包含JS文档。如{key:function(){/*........*/}}（可以是没有函数名的匿名函数）数组：文档中的key的value可以表示为数组，数组内还可以嵌套数组。內嵌文档： 文档可以包含别的文档，也可以作为value嵌入到父文档中。如{x:{name:"happyBKs",age:2}}

插入之后的Json对象我们可以看到，新插入的每个文档都被赋予了一个_id,这是可以理解为记录的主，是mongodb自动生存成的key，它的value是一个特定的ObjectId对象，是一个96位二进制数，由机器码、机器进程号、时间、当前命名空间的编号四个部分自动生成，***。当然，如果你愿意，也可以在插入Json对象时自己指定_id的value，只要未发生主键冲突，都可以正常插入。

增加一个记录除了用insert方法之外还有一种方法，那就是save。它的功能是当你指定Json的_id，并且_id在集合中已经存在，那么它会更新相应的文档；否则，则插入一个新的文档。请看下面这个例子，_id的为1的Json对象，***次save是被添加，而第二次则是被更改。

> db.student.find() { "_id" : ObjectId("54fb0d853fc8173ba3302e6c"), "name" : "Viper", "age" : 20 } { "_id" : ObjectId("54fb10493fc8173ba3302e6d"), "name" : "TA", "age" : 18, "phone" : [ "1311234567", "021-87658765" ], "GPA" : { "Math" : 88, "English" : 99 } } > db.student.save({_id:1,name:"happyBKs",age:0}) WriteResult({ "nMatched" : 0, "nUpserted" : 1, "nModified" : 0, "_id" : 1 }) > db.student.find() { "_id" : ObjectId("54fb0d853fc8173ba3302e6c"), "name" : "Viper", "age" : 20 } { "_id" : ObjectId("54fb10493fc8173ba3302e6d"), "name" : "TA", "age" : 18, "phone" : [ "1311234567", "021-87658765" ], "GPA" : { "Math" : 88, "English" : 99 } } { "_id" : 1, "name" : "happyBKs", "age" : 0 } > db.student.save({_id:1,name:"hahaBKs",age:2}) WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 }) > db.student.find() { "_id" : ObjectId("54fb0d853fc8173ba3302e6c"), "name" : "Viper", "age" : 20 } { "_id" : ObjectId("54fb10493fc8173ba3302e6d"), "name" : "TA", "age" : 18, "phone" : [ "1311234567", "021-87658765" ], "GPA" : { "Math" : 88, "English" : 99 } } { "_id" : 1, "name" : "hahaBKs", "age" : 2 } >

改

更改的操作用的是update方法。

用法为： db.collection.update({...},{...})

参数有两个，***个指定要改谁，第二个指定改成什么。

但是事情没有这么简单，请看下面的例子。原本的打算是将名字为hahaBKs的记录增加一个性别字段，但是发现除了_id的所有字段都被覆盖掉了，只剩下了gender。这显然不是我们的预想的结果。

> db.student.find() { "_id" : ObjectId("54fb0d853fc8173ba3302e6c"), "name" : "Viper", "age" : 20 } { "_id" : ObjectId("54fb10493fc8173ba3302e6d"), "name" : "TA", "age" : 18, "phone" : [ "1311234567", "021-87658765" ], "GPA" : { "Math" : 88, "English" : 99 } } { "_id" : 1, "name" : "hahaBKs", "age" : 2 } > > db.student.update({name:"hahaBKs"},{gender:"male"}) WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 }) > db.student.find() { "_id" : ObjectId("54fb0d853fc8173ba3302e6c"), "name" : "Viper", "age" : 20 } { "_id" : ObjectId("54fb10493fc8173ba3302e6d"), "name" : "TA", "age" : 18, "phone" : [ "1311234567", "021-87658765" ], "GPA" : { "Math" : 88, "English" : 99 } } { "_id" : 1, "gender" : "male" } >

那么问题出在哪里呢？这里我们需要用到的一个操作符$set，具体的用法以后的文章李会详细来说。

下面我直接给出一个解决办法的示例，如下：

> db.student.insert({name:"TB",age:11,gender:"male",room:"301"}) WriteResult({ "nInserted" : 1 }) > db.student.find() { "_id" : ObjectId("54fb0d853fc8173ba3302e6c"), "name" : "Viper", "age" : 20 } { "_id" : ObjectId("54fb10493fc8173ba3302e6d"), "name" : "TA", "age" : 18, "phone" : [ "1311234567", "021-87658765" ], "GPA" : { "Math" : 88, "English" : 99 } } { "_id" : 1, "gender" : "male" } { "_id" : ObjectId("54fc521d3fc8173ba3302e6e"), "name" : "TB", "age" : 11, "gender" : "male", "room" : "301" } > db.student.update({name:"TB"},{$set:{age:22,classid:"1515"}}) WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 }) > db.student.find() { "_id" : ObjectId("54fb0d853fc8173ba3302e6c"), "name" : "Viper", "age" : 20 } { "_id" : ObjectId("54fb10493fc8173ba3302e6d"), "name" : "TA", "age" : 18, "phone" : [ "1311234567", "021-87658765" ], "GPA" : { "Math" : 88, "English" : 99 } } { "_id" : 1, "gender" : "male" } { "_id" : ObjectId("54fc521d3fc8173ba3302e6e"), "name" : "TB", "age" : 22, "gender" : "male", "room" : "301", "classid" : "1515" } >

上面的例子是，增加了一个name叫TB的对象，然后对其进行更改，更改的内容包括，将原有age键的值11改成22，并增加一个新的键classid赋值“1515”。这里需要用到的操作符就是$set，用于设置键的值。

删

删除的方法是remove。

用法是 db.collection.remove({...})

参数里写明想需要删除的对象的条件。

注意，当参数空着，或者空的Json对象。即db.collection.remove()和db.collection.remove({})，将把该集合中的所有文档全部删除！！！

> db.class.insert({classname:"English",teacher:"Mr A"}) WriteResult({ "nInserted" : 1 }) > db.class.insert({classname:"Math",teacher:"Mr B"}) WriteResult({ "nInserted" : 1 }) > db.class.find() { "_id" : ObjectId("54fc54773fc8173ba3302e6f"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr A" } { "_id" : ObjectId("54fc54833fc8173ba3302e70"), "classname" : "Math", "teacher" : "Mr B" } > db.class.remove({classname:"English"}) WriteResult({ "nRemoved" : 1 }) > db.class.find() { "_id" : ObjectId("54fc54833fc8173ba3302e70"), "classname" : "Math", "teacher" : "Mr B" } > > db.class.remove({}) WriteResult({ "nRemoved" : 1 }) > db.class.find() >

上面的例子中新建了一个class集合，并插入两个文档。其中种种，自己看吧。

查

用法两种

db.collection.find({....}),其中参数是查询对象的条件。如果find()或find({})就是全查，这和remove很类似。

db.collection.findOne({...})和find相似，但是它只会返回***个查询到的符合条件的对象。

> db.class.insert({classname:"English",teacher:"Mr AAA"}) WriteResult({ "nInserted" : 1 }) > db.class.insert({classname:"English",teacher:"Mr ZZZ"}) WriteResult({ "nInserted" : 1 }) > db.class.insert({classname:"English",teacher:"Mr WWW"}) WriteResult({ "nInserted" : 1 }) > db.class.insert({classname:"English",teacher:"Mr SSS"}) WriteResult({ "nInserted" : 1 }) > db.class.insert({classname:"French",teacher:"Mr SSS"}) WriteResult({ "nInserted" : 1 }) > db.class.find({}) { "_id" : ObjectId("54fc562e3fc8173ba3302e71"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr AAA" } { "_id" : ObjectId("54fc56373fc8173ba3302e72"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr ZZZ" } { "_id" : ObjectId("54fc56413fc8173ba3302e73"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr WWW" } { "_id" : ObjectId("54fc564e3fc8173ba3302e74"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr SSS" } { "_id" : ObjectId("54fc56603fc8173ba3302e75"), "classname" : "French", "teacher" : "Mr SSS" } > db.class.findOne({classname:"English"}) { "_id" : ObjectId("54fc562e3fc8173ba3302e71"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr AAA" } > db.class.find({classname:"English"}) { "_id" : ObjectId("54fc562e3fc8173ba3302e71"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr AAA" } { "_id" : ObjectId("54fc56373fc8173ba3302e72"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr ZZZ" } { "_id" : ObjectId("54fc56413fc8173ba3302e73"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr WWW" } { "_id" : ObjectId("54fc564e3fc8173ba3302e74"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr SSS" } >

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