MongoDB入門

MongoDB入門串連資料庫

在這裡我們使用MongoDB提供的JavaScript shell進行資料庫操作，當然也可以通過不同的驅動利用其他程式設計語言實現同樣的功能，不過shell在管理資料庫的方面還是很方便的。

啟動JavaScript shell的方法很簡單，命令如下：

C:\mongodb\bin\mongo

在預設情況下，shell串連到本地test資料庫，可以看到如下資訊：

C:\mongodb\bin>mongo

MongoDB shell version: 2.0.2

connecting to: test

> 

“connecting to”的後面是要串連的資料庫的名字，如果想換成其他的資料庫，可以用如下命令：

> use mydb

switched todbmydb

注意：切換資料庫後，如果切換的資料庫不存在，系統並不會馬上建立這個資料庫，而是在對它進行第一次插入操作時才建立。這意味著當你使用“show dbs”命令查看現有資料庫時，並不能看到切換的資料庫。

動態模式（無模式）

MongoDB包含資料庫（database）、集合（collection），以及和傳統關聯式資料庫很相似的索引結構（index）。對於資料庫和集合這些對象（object），系統會隱式地進行建立，然而一旦建立它們就被記錄到了系統目錄中（db.systems.collections，db.system.indexes）。

集合由文檔（document）組成，文檔中包含域（field），也就是傳統關聯式資料庫中的欄位。但與關聯式資料庫不同，MongoDB不會對域進行預定義，也沒有給文檔定義模式，這就意味著文檔中不同域和它們的值是可以變化的。因此，MongoDB並沒有“alter
table”操作來增加或者減少域的個數。在實際應用中，一個文檔中通常包含相同類型的結構，但這並不是必須的。這種彈性使得模式變動或者增加變得非常容易，幾乎不用寫任何指令碼程式就可實現“alter table”操作。另外，動態模式機制便於對基於MongoDB資料庫的軟體進行重複性開發，大大減少了由於模式變化所帶來的工作量。

向集合中插入資料

首先建立一個名為test的集合，再向test中插入資料。我們建立兩個對象j和t，然後將它們儲存到集合things中。

在下面的例子中，“>”表示shell命令提示字元：

>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：

我們並沒有預定義集合，資料庫是在進行第一次插入操作時自動建立集合的。

我們儲存的文檔包含不同的域，在這個例子中，文檔中沒有相同的資料元素。但在實際
      應用中，往往把相同結構的資料存放區在一個集合中。

一旦被儲存到資料庫中，如果沒有事先定義，對象就會被自動分配一個ObjectId，並且
      儲存到field_id域中。當你運行上面的例子時，會有不同的ObjectId。

向集合中增加更多的記錄，下面的代碼利用了迴圈結構：

> 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，上面例子中沒有顯示出全部的文檔，shell預設顯示的數目是20。如果想查看其餘的文檔，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 }

> 

嚴格來講，find()返回的是指標對象。但是在上面的例子中，我們並沒有把指標對象賦予任何變數。所以，shell自動對指標進行迭代，直到給出初始的結果集，我們可以通過it命令顯示出其餘的資訊，但是也可以直接對find()返回的指標進行操作，11.3.3.4節中將對其進行介紹。

查詢資料

在討論資料查詢之前，先瞭解一下如何操作查詢結果，即指標對象。我們將使用簡單的find()方法，返回集合中全部的文檔，之後再討論如何寫出特定的查詢語句。

為了瞭解使用mongo shell時集合中的全部元素，我們需要明確地使用find()方法返回的指標。利用while迴圈對find()返回的指標進行迭代，實現和前面例子相同的查詢結果：

>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 }

> 

上面的例子顯示了指標迭代器，hasNext()方法判斷是否還能返迴文檔，next()方法返回下一個文檔。我們也使用了內建的printjson()方法使文檔以JSON形式展現。

當在JavaScript shell下工作時，我們也可以利用JavaScript語言的特徵，比如使用forEach輸出指標對象。下面的代碼輸出與上面相同的查詢結果，但是在代碼中使用forEach而不是while迴圈：

>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()方法的時候，必須為指標指向的每一個文檔定義函數（這裡用了內建方法printjson()）。

在mongo shell中，可以像對數組一樣操作指標：

>var cursor=db.things.find()

>printjson(cursor[4])

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

> 

當用這種方式使用指標時，指標指示的值都能同時載入到記憶體中，這一點不利於返回較大的查詢結果，因為有可能發生記憶體溢出。對於結果較大的查詢，應該用迭代方式輸出指標值。

另外，你可以將指標轉變為真正的數組進行處理：

>arr[5]

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

> 

注意，這些數組特性都僅適用於shell模式，但對於其他語言環境並不適合。MongoDB指標並不是快照，當在集合上進行操作時，如果有其他人在集合裡第一次或者最後一次調用next()，那麼你的指標可能不能成功返回結果，所以要明確鎖定你要查詢的指標。

條件查詢

我們已經知道如何操作查詢返回的指標，現在我們要針對特定條件實現對查詢結果的篩選。一般來說，實現條件查詢就需要建立“查詢文檔”，即指明鍵需要匹配的模式和值的文檔。對於這一點用例子證明要比用文字解釋清楚得多。在下面的例子中，我們將給出SQL查詢，並且說明如何藉助mongoshell使得MongoDB能實現相同的查詢（參見表11-4與表11-5）。這種條件查詢是MongoDB的準系統，所以你也可以用其他程式驅動或者語言實現條件查詢。

表11-4 MongoDB條件查詢（name="mongo"）

SELECT * FROM things WHERE  name="mongo"

>db.things.find({name:"mongo"}).forEach(printjson) { "_id" :  ObjectId("4f361b1f64480e0bcb6d6021"), "name"  : "mongo" } >

表11-5 MongoDB條件查詢（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 }

續表 

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

查詢運算式本身是一個文檔，一個查詢文檔{a:A，b:B，…}意思是“where
a==A and b==B and …”。如果想瞭解更多條件查詢有關的資訊，可以到MongoDB官網上查看MongoDB開發人員手冊，網址如下：

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

MongoDB也允許返回“部分文檔”，也就是結果中只包含資料庫文檔的一些子項目，類似於關聯式資料庫中針對某些列的查詢。為了實現這個查詢，可以在find()方法中增加第二個參數，表示返回某些特定元素。為了便於說明，下面我們還是實現find({x:4})的查詢，只不過增加了額外的參數使得結果中只包含j元素：

表11-6 MongoDB條件查詢（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”欄位總是會返回在結果中的。

 

作者簡介

陸嘉恒，中國人民大學教授，博士生導師。2006年畢業於新加坡國立大學電腦科學系，獲博士學位；2006-2008年在美國加利福尼亞大學爾灣分校(University of California, Irvine)進行博士後研究；2008年加入中國人民大學，2012年破格晉陞為教授。主要研究領域包括資料庫技術和雲端運算技術。先後在SIGMOD、VLDB、ICDE、WWW等國際重要會議和期刊上發表資料庫方向的論文40多篇，主編多本雲端運算和大資料的教材和著作。

本文節選自《大資料挑戰與NoSQL資料庫技術》一書。陸嘉恒編著，由電子工業出版社出版。