一、MongoDB介绍

MongoDB 是一个是一个基于分布式文件存储的数据库,介于关系数据库和非关系数据库之间,是非关系数据库当中功能最丰富,最像关系数据库的。他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。Mongo最大的特点是他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。

二、安装MongoDB

MongoDB安装很简单,无需下载源文件,可以直接用apt-get命令进行安装。 
打开终端,输入以下命令:

sudo apt-get install mongodb

 


截图如下:

安装完成后,在终端输入以下命令查看MongoDB版本:

mongo -version

 

 

输出版本信息,表明安装成功,截图如下:

 

启动和关闭mongodb命令如下:

service mongodb start
service mongodb stop

 

 

截图如下: 

默认设置MongoDB是随Ubuntu启动自动启动的。 
输入以下命令查看是否启动成功:

pgrep mongo -l   #注意:-l是英文字母l,不是阿拉伯数字1

 

 

截图如下: 

卸载MongoDB

sudo apt-get --purge remove mongodb mongodb-clients mongodb-server

 

 

三、使用MongoDB

shell命令模式

输入mongo进入shell命令模式,默认连接的数据库是test数据库,在此之前一定要确保你已经启动了MongoDB,否则会出现错误,启动之后运行成功,如下截图: 

 

简介

  • MongoDB 是一个基于分布式 文件存储的NoSQL数据库
  • 由C++语言编写,运行稳定,性能高
  • 旨在为 WEB 应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案
  • 查看官方网站

MongoDB特点

  • 模式自由 :可以把不同结构的文档存储在同一个数据库里
  • 面向集合的存储:适合存储 JSON风格文件的形式
  • 完整的索引支持:对任何属性可索引
  • 复制和高可用性:支持服务器之间的数据复制,支持主-从模式及服务器之间的相互复制。复制的主要目的是提供冗余及自动故障转移
  • 自动分片:支持云级别的伸缩性:自动分片功能支持水平的数据库集群,可动态添加额外的机器
  • 丰富的查询:支持丰富的查询表达方式,查询指令使用JSON形式的标记,可轻易查询文档中的内嵌的对象及数组
  • 快速就地更新:查询优化器会分析查询表达式,并生成一个高效的查询计划
  • 高效的传统存储方式:支持二进制数据及大型对象(如照片或图片)

基本操作

  • 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、文档数组
  • 安装管理mongodb环境
  • 完成数据库、集合的管理
  • 数据的增加、修改、删除、查询

名词

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
  • 三元素:数据库,集合,文档
    • 集合就是关系数据库中的表
    • 文档对应着关系数据库中的行
  • 文档,就是一个对象,由键值对构成,是json的扩展Bson形式
{'name':'guojing','gender':''}

 

  • 集合:类似于关系数据库中的表,储存多个文档,结构不固定,如可以存储如下文档在一个集合中
{'name':'guojing','gender':''}
{'name':'huangrong','age':18}
{'book':'shuihuzhuan','heros':'108'}

 

  • 数据库:是一个集合的物理容器,一个数据库中可以包含多个文档
  • 一个服务器通常有多个数据库
  • 命令
db查看当前数据库名称
db.stats()查看当前数据库信息
  • 终端退出连接
exit
或ctrl+c

 

  • GUI:robomongo,解压后在bin目录下找到运行程序
  • 界面如下:

 

数据库切换

  • 查看当前数据库名称
db

 

  • 查看所有数据库名称
  • 列出所有在物理上存在的数据库
show dbs

 

  • 切换数据库
  • 如果数据库不存在,则指向数据库,但不创建,直到插入数据或创建集合时数据库才被创建
use 数据库名称

 

  • 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

数据库删除

  • 删除当前指向的数据库
  • 如果数据库不存在,则什么也不做
db.dropDatabase()

 



集合创建

  • 语法
db.createCollection(name, options)

 

  • name是要创建的集合的名称
  • options是一个文档,用于指定集合的配置
  • 选项​​参数是可选的,所以只需要到指定的集合名称。以下是可以使用的选项列表:
  • 例1:不限制集合大小
db.createCollection("stu")

 

  • 例2:限制集合大小,后面学会插入语句后可以查看效果
  • 参数capped:默认值为false表示不设置上限,值为true表示设置上限
  • 参数size:当capped值为true时,需要指定此参数,表示上限大小,当文档达到上限时,会将之前的数据覆盖,单位为字节
db.createCollection("sub", { capped : true, size : 10 } )

 

查看当前数据库的集合

  • 语法
show collections

 

删除

  • 语法
db.集合名称.drop()

 




数据类型

  • 下表为MongoDB中常用的几种数据类型:
  • Object ID:文档ID
  • String:字符串,最常用,必须是有效的UTF-8
  • Boolean:存储一个布尔值,true或false
  • Integer:整数可以是32位或64位,这取决于服务器
  • Double:存储浮点值
  • Arrays:数组或列表,多个值存储到一个键
  • Object:用于嵌入式的文档,即一个值为一个文档
  • Null:存储Null值
  • Timestamp:时间戳
  • Date:存储当前日期或时间的UNIX时间格式

object id

  • 每个文档都有一个属性,为_id,保证每个文档的唯一性
  • 可以自己去设置_id插入文档
  • 如果没有提供,那么MongoDB为每个文档提供了一个独特的_id,类型为objectID
  • objectID是一个12字节的十六进制数
    • 前4个字节为当前时间戳
    • 接下来3个字节的机器ID
    • 接下来的2个字节中MongoDB的服务进程id
    • 最后3个字节是简单的增量值

 

插入

  • 语法
db.集合名称.insert(document)

 

  • 插入文档时,如果不指定_id参数,MongoDB会为文档分配一个唯一的ObjectId

例1

db.stu.insert({name:'gj',gender:1})

 

例2

s1={_id:'20160101',name:'hr'}
s1.gender=0
db.stu.insert(s1)

 

简单查询

  • 语法
db.集合名称.find()

 

更新

  • 语法
db.集合名称.update(
   <query>,
   <update>,
   {multi: <boolean>}
)

 

  • 参数query:查询条件,类似sql语句update中where部分
  • 参数update:更新操作符,类似sql语句update中set部分
  • 参数multi:可选,默认是false,表示只更新找到的第一条记录,值为true表示把满足条件的文档全部更新
  • 例3:全文档更新
db.stu.update({name:'hr'},{name:'mnc'})

 

  • 例4:指定属性更新,通过操作符$set
db.stu.insert({name:'hr',gender:0})
db.stu.update({name:'hr'},{$set:{name:'hys'}})

 

  • 例5:修改多条匹配到的数据
db.stu.update({},{$set:{gender:0}},{multi:true})

 

保存

  • 语法
db.集合名称.save(document)

 

  • 如果文档的_id已经存在则修改,如果文档的_id不存在则添加

  • 例6

db.stu.save({_id:'20160102','name':'yk',gender:1})

 

  • 例7
db.stu.save({_id:'20160102','name':'wyk'})

 

删除

  • 语法
db.集合名称.remove(
   <query>,
   {
     justOne: <boolean>
   }
)

 

  • 参数query:可选,删除的文档的条件
  • 参数justOne:可选,如果设为true或1,则只删除一条,默认false,表示删除多条
  • 例8:只删除匹配到的第一条
db.stu.remove({gender:0},{justOne:true})

 

  • 例9:全部删除
db.stu.remove({})

 

关于size的示例

  • 例10
  • 创建集合
db.createCollection('sub',{capped:true,size:10})

 

  • 插入第一条数据库查询
db.sub.insert({title:'linux',count:10})
db.sub.find()

 

  • 插入第二条数据库查询
db.sub.insert({title:'web',count:15})
db.sub.find()

 

  • 插入第三条数据库查询
db.sub.insert({title:'sql',count:8})
db.sub.find()

 

  • 插入第四条数据库查询
db.sub.insert({title:'django',count:12})
db.sub.find()

 

  • 插入第五条数据库查询
db.sub.insert({title:'python',count:14})
db.sub.find()

 



数据查询

基本查询

  • 方法find():查询
db.集合名称.find({条件文档})

 

  • 方法findOne():查询,只返回第一个
db.集合名称.findOne({条件文档})

 

  • 方法pretty():将结果格式化
db.集合名称.find({条件文档}).pretty()

 

比较运算符

  • 等于,默认是等于判断,没有运算符
  • 小于$lt
  • 小于或等于$lte
  • 大于$gt
  • 大于或等于$gte
  • 不等于$ne
  • 例1:查询名称等于'gj'的学生
db.stu.find({name:'gj'})

 

  • 例2:查询年龄大于或等于18的学生
db.stu.find({age:{$gte:18}})

 

逻辑运算符

  • 查询时可以有多个条件,多个条件之间需要通过逻辑运算符连接
  • 逻辑与:默认是逻辑与的关系
  • 例3:查询年龄大于或等于18,并且性别为1的学生
db.stu.find({age:{$gte:18},gender:1})

 

  • 逻辑或:使用$or
  • 例4:查询年龄大于18,或性别为0的学生
db.stu.find({$or:[{age:{$gt:18}},{gender:1}]})

 

  • and和or一起使用
  • 例5:查询年龄大于18或性别为0的学生,并且学生的姓名为gj
db.stu.find({$or:[{age:{$gte:18}},{gender:1}],name:'gj'})

 

范围运算符

  • 使用"$in","$nin" 判断是否在某个范围内
  • 例6:查询年龄为18、28的学生
db.stu.find({age:{$in:[18,28]}})

 

支持正则表达式

  • 使用//或$regex编写正则表达式
  • 例7:查询姓黄的学生
db.stu.find({name:/^黄/})
db.stu.find({name:{$regex:'^黄'}}})

 

自定义查询

  • 使用$where后面写一个函数,返回满足条件的数据
  • 例7:查询年龄大于30的学生
db.stu.find({$where:function(){return this.age>20}})

 




Limit

  • 方法limit():用于读取指定数量的文档
  • 语法:
db.集合名称.find().limit(NUMBER)

 

  • 参数NUMBER表示要获取文档的条数
  • 如果没有指定参数则显示集合中的所有文档
  • 例1:查询2条学生信息
db.stu.find().limit(2)

 

skip

  • 方法skip():用于跳过指定数量的文档
  • 语法:
db.集合名称.find().skip(NUMBER)

 

  • 参数NUMBER表示跳过的记录条数,默认值为0
  • 例2:查询从第3条开始的学生信息
db.stu.find().skip(2)

 

一起使用

  • 方法limit()和skip()可以一起使用,不分先后顺序

  • 创建数据集

for(i=0;i<15;i++){db.t1.insert({_id:i})}

 

  • 查询第5至8条数据
db.stu.find().limit(4).skip(5)
或
db.stu.find().skip(5).limit(4)

 




投影

  • 在查询到的返回结果中,只选择必要的字段,而不是选择一个文档的整个字段
  • 如:一个文档有5个字段,需要显示只有3个,投影其中3个字段即可
  • 语法:
  • 参数为字段与值,值为1表示显示,值为0不显示
db.集合名称.find({},{字段名称:1,...})

 

  • 对于需要显示的字段,设置为1即可,不设置即为不显示
  • 特殊:对于_id列默认是显示的,如果不显示需要明确设置为0
  • 例1
db.stu.find({},{name:1,gender:1})

 

  • 例2
db.stu.find({},{_id:0,name:1,gender:1})

 




排序

  • 方法sort(),用于对结果集进行排序
  • 语法
db.集合名称.find().sort({字段:1,...})

 

  • 参数1为升序排列
  • 参数-1为降序排列
  • 例1:根据性别降序,再根据年龄升序
db.stu.find().sort({gender:-1,age:1})

 




统计个数

  • 方法count()用于统计结果集中文档条数
  • 语法
db.集合名称.find({条件}).count()

 

  • 也可以与为
db.集合名称.count({条件})

 

  • 例1:统计男生人数
db.stu.find({gender:1}).count()

 

  • 例2:统计年龄大于20的男生人数
db.stu.count({age:{$gt:20},gender:1})

 




消除重复

  • 方法distinct()对数据进行去重
  • 语法
db.集合名称.distinct('去重字段',{条件})

 

  • 例1:查找年龄大于18的性别(去重)
db.stu.distinct('gender',{age:{$gt:18}})

 




聚合 aggregate

  • 聚合(aggregate)主要用于计算数据,类似sql中的sum()、avg()
  • 语法
db.集合名称.aggregate([{管道:{表达式}}])

 

管道

  • 管道在Unix和Linux中一般用于将当前命令的输出结果作为下一个命令的输入
ps ajx | grep mongo

 

  • 在mongodb中,管道具有同样的作用,文档处理完毕后,通过管道进行下一次处理
  • 常用管道
    • $group:将集合中的文档分组,可用于统计结果
    • $match:过滤数据,只输出符合条件的文档
    • $project:修改输入文档的结构,如重命名、增加、删除字段、创建计算结果
    • $sort:将输入文档排序后输出
    • $limit:限制聚合管道返回的文档数
    • $skip:跳过指定数量的文档,并返回余下的文档
    • $unwind:将数组类型的字段进行拆分

表达式

  • 处理输入文档并输出
  • 语法
表达式:'$列名'
  • 常用表达式
    • $sum:计算总和,$sum:1同count表示计数
    • $avg:计算平均值
    • $min:获取最小值
    • $max:获取最大值
    • $push:在结果文档中插入值到一个数组中
    • $first:根据资源文档的排序获取第一个文档数据
    • $last:根据资源文档的排序获取最后一个文档数据

 

$group

  • 将集合中的文档分组,可用于统计结果
  • _id表示分组的依据,使用某个字段的格式为'$字段'
  • 例1:统计男生、女生的总人数
db.stu.aggregate([
    {$group:
        {
            _id:'$gender',
            counter:{$sum:1}
        }
    }
])

 

Group by null

  • 将集合中所有文档分为一组
  • 例2:求学生总人数、平均年龄
db.stu.aggregate([
    {$group:
        {
            _id:null,
            counter:{$sum:1},
            avgAge:{$avg:'$age'}
        }
    }
])

 

透视数据

  • 例3:统计学生性别及学生姓名
db.stu.aggregate([
    {$group:
        {
            _id:'$gender',
            name:{$push:'$name'}
        }
    }
])

 

  • 使用$$ROOT可以将文档内容加入到结果集的数组中,代码如下
db.stu.aggregate([
    {$group:
        {
            _id:'$gender',
            name:{$push:'$$ROOT'}
        }
    }
])


$match

  • 用于过滤数据,只输出符合条件的文档
  • 使用MongoDB的标准查询操作
  • 例1:查询年龄大于20的学生
db.stu.aggregate([
    {$match:{age:{$gt:20}}}
])

 

  • 例2:查询年龄大于20的男生、女生人数
db.stu.aggregate([
    {$match:{age:{$gt:20}}},
    {$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}}
])

 



$project

  • 修改输入文档的结构,如重命名、增加、删除字段、创建计算结果
  • 例1:查询学生的姓名、年龄
db.stu.aggregate([
    {$project:{_id:0,name:1,age:1}}
])

 

  • 例2:查询男生、女生人数,输出人数
db.stu.aggregate([
    {$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}},
    {$project:{_id:0,counter:1}}
])

 

$sort

  • 将输入文档排序后输出
  • 例1:查询学生信息,按年龄升序
b.stu.aggregate([{$sort:{age:1}}])

 

  • 例2:查询男生、女生人数,按人数降序
db.stu.aggregate([
    {$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}},
    {$sort:{counter:-1}}
])

 



$limit

  • 限制聚合管道返回的文档数
  • 例1:查询2条学生信息
db.stu.aggregate([{$limit:2}])

 

$skip

  • 跳过指定数量的文档,并返回余下的文档
  • 例2:查询从第3条开始的学生信息
db.stu.aggregate([{$skip:2}])

 

  • 例3:统计男生、女生人数,按人数升序,取第二条数据
db.stu.aggregate([
    {$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}},
    {$sort:{counter:1}},
    {$skip:1},
    {$limit:1}
])

 

  • 注意顺序:先写skip,再写limit

$unwind

  • 将文档中的某一个数组类型字段拆分成多条,每条包含数组中的一个值

语法1

  • 对某字段值进行拆分
db.集合名称.aggregate([{$unwind:'$字段名称'}])

 

  • 构造数据
db.t2.insert({_id:1,item:'t-shirt',size:['S','M','L']})

 

  • 查询
db.t2.aggregate([{$unwind:'$size'}])

 

语法2

  • 对某字段值进行拆分
  • 处理空数组、非数组、无字段、null情况
db.inventory.aggregate([{
    $unwind:{
        path:'$字段名称',
        preserveNullAndEmptyArrays:<boolean>#防止数据丢失
    }
}])

 

  • 构造数据
db.t3.insert([
{ "_id" : 1, "item" : "a", "size": [ "S", "M", "L"] },
{ "_id" : 2, "item" : "b", "size" : [ ] },
{ "_id" : 3, "item" : "c", "size": "M" },
{ "_id" : 4, "item" : "d" },
{ "_id" : 5, "item" : "e", "size" : null }
])

 

  • 使用语法1查询
db.t3.aggregate([{$unwind:'$size'}])

 

  • 查看查询结果,发现对于空数组、无字段、null的文档,都被丢弃了
  • 问:如何能不丢弃呢?
  • 答:使用语法2查询
db.t3.aggregate([{$unwind:{path:'$sizes',preserveNullAndEmptyArrays:true}}])

 




超级管理员

  • 为了更安全的访问mongodb,需要访问者提供用户名和密码,于是需要在mongodb中创建用户
  • 采用了角色-用户-数据库的安全管理方式
  • 常用系统角色如下:
    • root:只在admin数据库中可用,超级账号,超级权限
    • Read:允许用户读取指定数据库
    • readWrite:允许用户读写指定数据库
  • 创建超级管理用户
use admin
db.createUser({
    user:'admin',
    pwd:'123',
    roles:[{role:'root',db:'admin'}]
})

 

启用安全认证

  • 修改配置文件
sudo vi /etc/mongod.conf

 

  • 启用身份验证
  • 注意:keys and values之间一定要加空格, 否则解析会报错
security:
  authorization: enabled

 

  • 重启服务
sudo service mongod stop
sudo service mongod start

 

  • 终端连接
 mongo -u 'admin' -p '123' --authenticationDatabase 'admin'

 

普通用户管理

  • 使用超级管理员登录,然后进入用户管理操作
  • 查看当前数据库的用户
use test1
show users

 

  • 创建普通用户
db.createUser({
    user:'t1',
    pwd:'123',
    roles:[{role:'readWrite',db:'test1'}]
})

 

  • 终端连接
mongo -u t1 -p 123 --authenticationDatabase test1

 

  • 切换数据库,执行命令查看效果

  • 修改用户:可以修改pwd、roles属性

db.updateUser('t1',{pwd:'456'})

 




与python交互

进入虚拟环境
sudo pip install pymongo
或源码安装
python setup.py

 

  • 引入包pymongo
import pymongo

 

  • 连接,创建客户端
client=pymongo.MongoClient("localhost", 27017)

 

  • 获得数据库test1
db=client.test1

 

  • 获得集合stu
stu = db.stu

 

  • 添加文档
s1={name:'gj',age:18}
s1_id = stu.insert_one(s1).inserted_id

 

  • 查找一个文档
s2=stu.find_one()

 

  • 查找多个文档1
for cur in stu.find():
    print cur

 

  • 查找多个文档2
cur=stu.find()
cur.next()
cur.next()
cur.next()

 

  • 获取文档个数
print stu.count()