Mongodb介绍及springboot集成增删改查

1. MongoDB相关概念

1.1 业务应用场景

传统的关系型数据库（如MySQL），在数据操作的“三高”需求以及应对Web2.0的网站需求面前，显得力不从心。

解释：“三高”需求：

• High performance - 对数据库高并发读写的需求。

• Huge Storage - 对海量数据的高效率存储和访问的需求。

• High Scalability && High Availability- 对数据库的高可扩展性和高可用性的需求。

而MongoDB可应对“三高”需求。

具体的应用场景如：

1）社交场景，使用 MongoDB 存储存储用户信息，以及用户发表的朋友圈信息，通过地理位置索引实现附近的人、地点等功能。

2）游戏场景，使用 MongoDB 存储游戏用户信息，用户的装备、积分等直接以内嵌文档的形式存储，方便查询、高效率存储和访问。

3）物流场景，使用 MongoDB 存储订单信息，订单状态在运送过程中会不断更新，以 MongoDB 内嵌数组的形式来存储，一次查询就能将订单所有的变更读取出来。

4）物联网场景，使用 MongoDB 存储所有接入的智能设备信息，以及设备汇报的日志信息，并对这些信息进行多维度的分析。

5）视频直播，使用 MongoDB 存储用户信息、点赞互动信息等。

这些应用场景中，数据操作方面的共同特点是：

（1）数据量大

（2）写入操作频繁（读写都很频繁）

（3）价值较低的数据，对事务性要求不高

对于这样的数据，我们更适合使用MongoDB来实现数据的存储。

什么时候选择MongoDB

在架构选型上，除了上述的三个特点外，如果你还犹豫是否要选择它？可以考虑以下的一些问题：

应用不需要事务及复杂 join 支持

新应用，需求会变，数据模型无法确定，想快速迭代开发

应用需要2000-3000以上的读写QPS（更高也可以）

应用需要TB甚至 PB 级别数据存储

应用发展迅速，需要能快速水平扩展

应用要求存储的数据不丢失

应用需要99.999%高可用

应用需要大量的地理位置查询、文本查询

如果上述有1个符合，可以考虑 MongoDB，2个及以上的符合，选择 MongoDB 绝不会后悔。

思考：如果用MySQL呢？

答：相对MySQL，可以以更低的成本解决问题（包括学习、开发、运维等成本）

1.2 MongoDB简介

MongoDB是一个开源、高性能、无模式的文档型数据库，当初的设计就是用于简化开发和方便扩展，是NoSQL数据库产品中的一种。是最像关系型数据库（MySQL）的非关系型数据库。

它支持的数据结构非常松散，是一种类似于 JSON 的 格式叫BSON，所以它既可以存储比较复杂的数据类型，又相当的灵活。

MongoDB中的记录是一个文档，它是一个由字段和值对（field:value）组成的数据结构。MongoDB文档类似于JSON对象，即一个文档认为就是一个对象。字段的数据类型是字符型，它的值除了使用基本的一些类型外，还可以包括其他文档、普通数组和文档数组。

1.3 体系结构

MySQL和MongoDB对比

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
	嵌入文档	MongoDB通过嵌入式文档来替代多表连接
primary key	primary key	主键,MongoDB自动将_id字段设置为主键

1.4 数据模型

MongoDB的最小存储单位就是文档(document)对象。文档(document)对象对应于关系型数据库的行。数据在MongoDB中以BSON（Binary-JSON）文档的格式存储在磁盘上。

BSON（Binary Serialized Document Format）是一种类json的一种二进制形式的存储格式，简称Binary JSON。BSON和JSON一样，支持内嵌的文档对象和数组对象，但是BSON有JSON没有的一些数据类型，如Date和BinData类型。

BSON采用了类似于 C 语言结构体的名称、对表示方法，支持内嵌的文档对象和数组对象，具有轻量性、可遍历性、高效性的三个特点，可以有效描述非结构化数据和结构化数据。这种格式的优点是灵活性高，但它的缺点是空间利用率不是很理想。

Bson中，除了基本的JSON类型：string,integer,boolean,double,null,array和object，mongo还使用了特殊的数据类型。这些类型包括date,object id,binary data,regular expression 和code。每一个驱动都以特定语言的方式实现了这些类型，查看你的驱动的文档来获取详细信息。

BSON数据类型参考列表：

数据类型	描述	举例
字符串	UTF-8字符串都可表示为字符串类型的数据	{“x” : “foobar”}
对象id	对象id是文档的12字节的唯一 ID	{“X” :ObjectId() }
布尔值	真或者假：true或者false	{“x”:true}+
数组	值的集合或者列表可以表示成数组	{“x” ： [“a”, “b”, “c”]}
32位整数	类型不可用。JavaScript仅支持64位浮点数，所以32位整数会被自动转换。	shell是不支持该类型的，shell中默认会转换成64位浮点数
64位整数	不支持这个类型。shell会使用一个特殊的内嵌文档来显示64位整数	shell是不支持该类型的，shell中默认会转换成64位浮点数
64位浮点数	shell中的数字就是这一种类型	{“x”：3.14159，“y”：3}
null	表示空值或者未定义的对象	{“x”:null}
undefined	文档中也可以使用未定义类型	{“x”:undefined}
符号	shell不支持，shell会将数据库中的符号类型的数据自动转换成字符串
正则表达式	文档中可以包含正则表达式，采用JavaScript的正则表达式语法	{“x” ： /foobar/i}
代码	文档中还可以包含JavaScript代码	{“x” ： function() { /* …… */ }}
二进制数据	二进制数据可以由任意字节的串组成，不过shell中无法使用
最大值/最小值	BSON包括一个特殊类型，表示可能的最大值。shell中没有这个类型。

提示：

shell默认使用64位浮点型数值。{“x”：3.14}或{“x”：3}。对于整型值，可以使用NumberInt（4字节符号整数）或NumberLong（8字节符号整数），{“x”:NumberInt(“3”)}{“x”:NumberLong(“3”)}

1.5 MongoDB的特点

MongoDB主要有如下特点：

（1）高性能：

MongoDB提供高性能的数据持久性。特别是,

对嵌入式数据模型的支持减少了数据库系统上的I/O活动。

索引支持更快的查询，并且可以包含来自嵌入式文档和数组的键。（文本索引解决搜索的需求、TTL索引解决历史数据自动过期的需求、地理位置索引可用于构建各种 O2O 应用）

mmapv1、wiredtiger、mongorocks（rocksdb）、in-memory 等多引擎支持满足各种场景需求。

Gridfs解决文件存储的需求。

（2）高可用性：

MongoDB的复制工具称为副本集（replica set），它可提供自动故障转移和数据冗余。

（3）高扩展性：

MongoDB提供了水平可扩展性作为其核心功能的一部分。

分片将数据分布在一组集群的机器上。（海量数据存储，服务能力水平扩展）

从3.4开始，MongoDB支持基于片键创建数据区域。在一个平衡的集群中，MongoDB将一个区域所覆盖的读写只定向到该区域内的那些片。

（4）丰富的查询支持：

MongoDB支持丰富的查询语言，支持读和写操作(CRUD)，比如数据聚合、文本搜索和地理空间查询等。

（5）其他特点：如无模式（动态模式）、灵活的文档模型

2. docker安装mongodb

单机安装

1. 拉取镜像
docker pull mongo:latest
//2. 创建挂载目录
//mkdir -p /root/data/mongodata 可以不用，直接用~/data/mongodata
2. 运行容器
docker run -di --name mongo-service \
--restart=always \
-p 27017:27017 \
-v ~/data/mongodata:/data mongo:latest

连接mongodb

studio3t是mongodb优秀的客户端工具。官方地址在https://studio3t.com/

3. springboot集成

3.1 文件结构

工程结构

pom.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><modelVersion>4.0.0</modelVersion><groupId>com.ganz</groupId><artifactId>mongodb-demo</artifactId><version>1.0-SNAPSHOT</version><properties><maven.compiler.source>8</maven.compiler.source><maven.compiler.target>8</maven.compiler.target><project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding></properties><!-- 继承Spring boot --><parent><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId><version>2.1.5.RELEASE</version></parent><dependencies><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId></dependency><!-- mongodb --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-mongodb</artifactId></dependency><!-- lombok --><dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId><version>1.18.8</version></dependency></dependencies>
</project>

application.yml

server:port: 9998
spring:data:mongodb:host: 192.168.200.131port: 27017database: test-db
#      username: root
#      password: root
#      authentication-database: admin

pojo

@Data
@Document("ap_associate_words")
public class ApAssociateWords implements Serializable {private static final long serialVersionUID = 1L;private String id;/*** 联想词*/private String associateWords;/*** 创建时间*/private Date createdTime;/*** 得分*/private Integer score;}

测试类

@SpringBootTest(classes = MongoApplication.class)
@RunWith(SpringRunner.class)
public class MongoTest {@Autowiredprivate MongoTemplate mongoTemplate;/*** 单个增加*/@Testpublic void testInsert(){ApAssociateWords apAssociateWords =new ApAssociateWords();apAssociateWords.setId("1");apAssociateWords.setAssociateWords("今天5月22日");apAssociateWords.setCreatedTime(new Date());mongoTemplate.insert(apAssociateWords);}
}

3.2 增删改查

3.2.1 增加insert

1. 单个增加

@Test
public void testInsert(){ApAssociateWords apAssociateWords =new ApAssociateWords();apAssociateWords.setId("1");apAssociateWords.setAssociateWords("今天5月22日");apAssociateWords.setCreatedTime(new Date());mongoTemplate.insert(apAssociateWords);
}

运行结果

2. 批量增加

@Test
public void testBatchInsert(){ArrayList<ApAssociateWords> list = new ArrayList<>();for (int i=0;i<10;i++){ApAssociateWords apAssociateWords = new ApAssociateWords();apAssociateWords.setId((i+10)+"");apAssociateWords.setAssociateWords("今天是这学期第"+i+"天");apAssociateWords.setCreatedTime(new Date());int score =(int)Math.random()*100;apAssociateWords.setScore(score);list.add(apAssociateWords);}mongoTemplate.insertAll(list);
}

运行结果

3.2.2 保存save

不同于insert和update

当id不存在的时候，insert；当id存在的时候，update

/*** 保存:当id不存在的时候，插入*     当id存在的时候，修改*/@Testpublic void testSave(){ApAssociateWords apAssociateWords = new ApAssociateWords();apAssociateWords.setId("1");apAssociateWords.setAssociateWords("今天5月22日");apAssociateWords.setCreatedTime(new Date());apAssociateWords.setScore(65);mongoTemplate.save(apAssociateWords);}

运行结果

3.2.3 更新update

/*** 修改*/
@Test
public void testUpdate(){//Query 相当于mysql中update的where后的条件Query query = Query.query(Criteria.where("score").gt(60));//update 相当于mysql中update的set后的新数据Update update = new Update();update.set("associateWords","分数大于60");//updateFirst 修改符合条件的第一条//mongoTemplate.updateFirst(query,update,ApAssociateWords.class);//updateMulti 修改所有符合条件的mongoTemplate.updateMulti(query,update,ApAssociateWords.class);
}

3.2.4 查询

/*** 查询*/
@Test
public void testFind(){Query query =Query.query(Criteria.where("associateWords")// 模糊查询.regex("今天")// 10 < score < 30.and("score").gt(10).lt(50));// 排序 相当于order by score ascquery.with(Sort.by(Sort.Direction.ASC,"score"));// 分页 相当于 limit 0, 2query.with(PageRequest.of(0,2));List<ApAssociateWords> result = mongoTemplate.find(query, ApAssociateWords.class);for (ApAssociateWords apAssociateWords:result){System.out.println(apAssociateWords);}
}

运行结果

3.2.5 删除

/*** 删除*/
@Test
public void testRemove(){// _id = "15"Query query = Query.query(Criteria.where("_id").is("15"));mongoTemplate.remove(query, ApAssociateWords.class);
}

运行结果，删掉了_id为"15"的文档