当前位置：首页 > news >正文

数据库 - 一文看懂MongoDB

news 2024/11/7 13:36:15

1. 前言

MongoDB 是一种基于文档的 NoSQL 数据库管理系统，使用 JSON 样式的 BSON 格式存储数据，具有灵活的数据模型和良好的扩展性，适用于大数据、高并发和快速开发的场景。

2. MongoDB结构

数据库(Database)：MongoDB中的数据库是一个容器，包含了多个集合。

集合(Collection)：类似关系数据库中的表，存储在数据库当中。文档存放在集合中不需要相同的结构

文档(Document)：MongoDB中的数据记录，使用BSON(二进制JSON)的形式存储，包含嵌套的键值对，数组等文档

字段(Field)：文档的键值对

{"_id": ObjectId("507f1f77bcf86cd799439011"),"name": "Alice","age": 25,"address": {"city": "New York","zip": "10001"}
}

3. 安装

Windows用户可以直接进入官网进行安装

安装网址：Download MongoDB Community Server | MongoDB

Mac用户可以通过终端进行安装，以Mac用户为例，使用Homebrew

3.1 Homebrew

Homebrew 是 macOS 上的一个包管理器，旨在帮助用户简便地安装、更新和管理软件包（软件和工具）。Homebrew 类似于 Linux 系统上的 apt 或 yum，可以自动解决软件的依赖关系并简化安装流程。

/bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"

在Homebrew中提供了以下命令方便后续安装包

安装软件包

brew install <package_name>

更新Homebrew及其软件库

brew update

升级已经安装的软件

brew upgrade

列出已安装的软件

brew lost

卸载软件包

brew uninstall <package_name>

3.2 安装

在终端中输入以下指令，从Homebrew中下载MongoDB

brew tap mongodb/brew
brew install mongodb-community

4. 启动

在终端中

brew services start mongodb/brew/mongodb-community

如果下载了MongDB Shell

可以在终端中输入以下命令进入MongoDB Shell

mongo

5. 基于python的MongoDB的使用

5.1 连接MongoDB

from pymongo import MongoClient
client = MongoClient("mongodb://localhost:27017/") #本地与MongoDB进行连接配置# 连接到数据库（如果数据库不存在，将在插入数据时自动创建）
db = client["my_database"] #创建数据库

在python中使用mongoDB需要使用本地与其连接，可以想象为使用python打开了mongoDB这个程序，下一步就是在程序中打开或者创建我们的数据库

语法类似于pandas中DataFrame创建新的列

5.2 创建&插入

collection = db['collection']

在数据库中创建新的集合，类比SQLite创建一张表格用于存储信息

- 插入一条文档

document = {'name':'Alice','age':18,'sex':'Female'}
collection.insert_one(document)

在所对应的集合中插入一条文档，文档的格式必须以字典的形式进行，因为MongDB数据库存储noSQL类型的数据

- 插入多个文档

documents = [{'name':'Louis','age':22,'sex':'Male'},{'name':'Ricardo','age':21,'sex':'Male'}]
collection.insert_many(documents)

面临有多个文档，使用insert_many函数

5.3 查询数据

5.3.1 基本查询

• 查询一条文档

result = collection.find_one({"name": "Alice"})
print(result)

• 查询多个文档

results = collection.find()
for result in results:print(result)

针对多项数据，MongoDB不会直接返回数据内容，而是返回一个游标对象

游标对象（Cursor）是一种用于逐行遍历和操作数据记录的对象，通常在处理数据库或大数据集时使用。游标对象可以让我们在不一次性加载所有数据到内存的情况下，逐步获取数据，避免因数据量过大导致的内存溢出问题。

通过遍历与循环我们可以将游标对象内部的数据获取

5.3.2 条件查询

collection.find_one({'name':'Alice'})

条件判断的形式是在函数内部传入一个{'key':value}，以字典的形式进行传递

collection.find_one({'age':{'$lte':20}})

还可以使用比较运算符进行一些较为复杂的比较，形式为仍然以字典的形式进行传递,{'key':{'条件判断':用于判断的值}}

以下是MongoDB支持的比较运算符语法

$gt	大于
$lt	小于
$gte	大于等于
$lte	小于等于
$ne	不等于

5.3.3 逻辑运算符

使用逻辑运算符进行更为严格且细致的筛选数据

collection.find_one({'$and':[{'age':{'$gte':18}},{'name':'Ricardo'}]})

传入形式仍然是{}字典形式，内容格式{'逻辑运算符':[{},{}]}，通过数组[]表达式进行不同条件的连接，在其内部的判断条件语法与正常的比较运算一致

$and	与/且
$or	或
$not	非
$nor	都不满足

5.4 更新文档

collection.update_one({'name':'Alice'},{'$set':{'age':20}})

在MongoDB中语法段的分割几乎都是使用{}

更新文档数据内容使用update_one函数，其中第一项传入条件判断，找到需要被更新的文档；第二项传入更新文档的内容，上述的例子将age的值修改为20

5.5 删除文档

db.my_collection.delete_one({ name: "Alice" })

db.my_collection.delete_many({ age: { $lt: 30 } })

传入一个条件判断，删除对应的文档

deleteOne函数删除单条文档；deleteMany函数删除多条文档

5.6 索引与性能优化

创建索引，根据索引进行查找可以加速查询，但会占用内存空间；以空间换时间

创建索引

db.my_collection.createIndex({ age: 1 })  // 1表示升序，-1表示降序

查看所有索引

db.my_collection.getIndexes()

删除索引

db.my_collection.dropIndex("age_1")

5.7 关闭连接

5.7.1 手动关闭

client.close()

5.7.2 自动关闭

使用 with 语句（上下文管理器）来自动管理连接，离开 with 代码块后会自动关闭连接：

from pymongo import MongoClientwith MongoClient("mongodb://localhost:27017/") as client:db = client["my_database"]collection = db["my_collection"]# 执行查询或其他操作for document in collection.find():print(document)
# 离开 'with' 块后，连接会自动关闭

之后在终端中退出MongoDB