MongoDB 非关系型数据库

1. 数据库简介

1.1 数据库是什么

数据库（DataBase）是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。

1.2 为什么要使用数据库

我们的程序都是在内存中运行的，一旦程序运行结束或者计算机断电，程序运行中的数据都会丢失。所以我们就需要将一些程序运行的数据持久化到硬盘之中，以确保数据的安全性。而数据库就是数据持久化的最佳选择。说白了，数据库就是存储数据的仓库。

1.3 数据库的分类

1.3.1 关系型数据库（RDBS）

• 代表有：MySQL、Oracle、DB2、SQL Server...
• 特点：关系紧密，表结构
• 优点：
  1. 易于维护：都是使用表结构，格式一致；
  2. 使用方便：SQL 结构化查询通用，可用于复杂查询；
  3. 高级查询：可用于一个表以及多个表之间非常复杂的查询。
• 缺点：
  1. 读写性能比较差，尤其是海量数据的高效率读写；
  2. 有固定的表结构，字段不可随意更改，灵活度稍欠；
  3. 高并发读写需求，传统关系型数据库来说，硬盘I/O是一个很大的瓶颈。

1.3.2 非关系型数据库（NoSQL）

• 代表有：MongoDB、Redis...
• 特点：关系不紧密，文档存储，有键值对
• 优点：
  1. 格式灵活：存储数据的格式可以是key,value形式。
  2. 速度快：nosql可以内存作为载体，而关系型数据库只能使用硬盘；
  3. 易用：nosql数据库部署简单。
• 缺点：
  1. 不支持sql，学习和使用成本较高；
  2. 不支持事务；
  3. 复杂查询时语句过于繁琐。

2. MongoDB 的简介和安装

2.1 MongoDB 简介

• MongoDB 是为 快速开发互联网 Web 应用而设计的数据库系统。
• MongoDB 的设计目标是极简、灵活、作为Web应用栈的一部分。
• MongoDB 的数据模型是面向文档的，所谓文档是一种类似于 JSON 的结构，简单理解 MongoDB 这个数据库中存的是各种各样的JSON。（BSON）

2.2 MongoDB 安装和基本配置

2.2.1 MongoDB 安装

1. 下载安装 MongoDB 数据库系统，安装好后需要配置环境变量，在系统高级设置中添加 MongoDB 安装路径下的 bin 的路径即可。（一般都是安装在C盘，无法修改。）
2. 在c盘根目录创建文件夹 C:\data\db
3. 打开命令行窗口输入 mongod 启动数据库服务器
4. 打开一个新的命令行窗口输入 mongo 启动数据库的客户端

2.2.2 MongoDB 服务器的启动

• 服务器负责在计算机创建数据库，使用数据库需要先启动服务器
• MongoDB的默认端口号 27017
  1. 可以通过 --port 来指定端口号
  2. 端口号尽量使用四位以上，不要超过最大端口号65535
  3. 不能使用其他服务占用的端口号
• MongoDB 数据库默认会存放在C盘根目录下的 data/db，可以通过 --dbpath 指令来指定数据库的目录

结合使用：

mongod --dbpath C:\Users\web\Desktop\database --port 12345

[!warning] 注意：目前为止，启动服务的命令行窗口不能关闭。

2.2.3 MongoDB 客户端

• 我们通过客户端来管理数据库
• 在 CMD 输入 mongo 来启动客户端

2.3 将 MongoDB 设置为 windows 系统服务

每次使用服务都要手动启动依次服务器，且启动服务窗口不能关闭。这里我们将将 MongoDB 设置为 windows 系统服务，使其开机自启。

1. 在c盘根目录创建如下文件夹

   C:\data\log
   C:\data\db
   

2. 在MongoDB的安装目录添加一个配置文件 mongod.cfg。
   其中，目录位置如下（根据自己数据库版本确定）：

   // 目录
   C:\Program Files\MongoDB\Server\4.4
   

   mongod.cfg 的文件内容如下：

   systemLog:
   destination: file
   path: c:\data\log\mongod.log
   storage:
       dbPath: c:\data\db
   net:
       port: 27017
   

3. 以管理员身份打开命令行，执行以下指令（注意版本号根据自己的修改）：

   sc.exe create MongoDB binPath= "\"C:\Program Files\MongoDB\Server\3.2\bin\mongod.exe\" --service --config=\"C:\Program Files\MongoDB\Server\3.2\mongod.cfg\"" DisplayName= "MongoDB" start= "auto"
   

4. 打开系统服务器，启动名为 MongoDB 的服务，将其启动方式设置为自动。
5. 如果无法启动服务，在管理员的命令行窗口中输入如下指令，然后重复步骤1。

   sc delete MongoDB
   

2.4 安装 MongoDB 图形化工具

数据库图形化管理工具 极大地方便了数据库的操作与管理，推荐的 MongoDB 图形化管理工具 有：

• Studio 3T (opens new window)
• Navicat (opens new window)

2.5 常用端口号总结

端口号：1-65535，不建议使用 1--199的端口号，这些是预留给系统的，一般使用 4 位的，4 位的也不要用 1 开头的。

常见端口号：

• 21 端口：FTP 文件传输服务
• 22 端口：SSH 端口
• 23 端口：TELNET 终端仿真服务
• 25 端口：SMTP 简单邮件传输服务
• 53 端口：DNS 域名解析服务
• 80 端口：HTTP 超文本传输服务
• 110 端口：POP3 “邮局协议版本3”使用的端口
• 443 端口：HTTPS 加密的超文本传输服务
• 1433 端口：MS SQL*SERVER数据库 默认端口号
• 1521 端口：Oracle数据库服务
• 1863 端口：MSN Messenger的文件传输功能所使用的端口
• 3306 端口：MYSQL 默认端口号
• 3389 端口：Microsoft RDP 微软远程桌面使用的端口
• 5631 端口：Symantec pcAnywhere 远程控制数据传输时使用的端口
• 5632 端口：Symantec pcAnywhere 主控端扫描被控端时使用的端口
• 5000 端口：MS SQL Server使用的端口
• 27017 端口：MongoDB 实例默认端口

3. MongoDB 的使用

3.1 MongoDB 中的基本概念

1. 数据库（database）
   数据库是一个仓库，在仓库中可以存放集合。
2. 集合（collection）
   集合类似于JS中的数组，在集合中可以存放文档。 说白了，集合就是一组文档。
3. 文档（document）
   文档数据库中的最小单位，我们存储和操作的内容都是文档。类似于JS中的对象，在MongoDB中每一条数据都是一个文档。

和 MySQL 的对比：

MySQL	MongoDB	描述
数据库	数据库	一个数据库文件
表	集合	关系型数据库：一张表，非关系型：一个集合
字段	字段	每列的头，在关系型数据库中，某些字段是唯一标识，则称为主键
一条数据	一条文档	一行数据

3.2 命令行基本命令

• 显示所有的数据库

  show dbs
  show databases
  

• 切换到指定的数据库

  use 数据库名
  

• 显示当前所在的数据库

  db
  

• 删除当前数据库

  db.dropDatabase()
  

• 显示当前数据库中的所有集合

  show collections
  

• 删除当前集合

  db.collection.drop()
  

在 MongoDB，数据库和集合都不需要创建，当 我们向集合或数据库中第一次插入文档时，集合和数据库会自动创建。

• 向集合中插入文档

  db.<collection>.insert(doc)
  

  如：

  db.stus.insert({name:"sunwukong",age:18})
  

• 查询集合中的文档

  db.<collection>.find()
  

  如：

  db.stus.find()
  

3.3 MongoDB 原生 CRUD（增删改查）

1. C-creat（新增数据）

db.集合名.insert(文档对象)
db.集合名.insertOne(文档对象)
db.集合名.insertMany([文档对象，文档对象])

2. R-read（查询数据）

（1）语法： db.集合名.find(查询条件[, 投影])
举例：查找年龄为18的所有信息

db.students.find({age:18})

举例：查找年龄为18且名字为jack的学生

db.students.find({age:18,name:'jack'})

（2）常用操作符：

1. < , <= , > , >= , !== 对应为：$lt $lte $gt $gte $ne

举例：年龄是大于等于20的
```mongodb
db.集合名.find({age:{$gte:20}})
```

2. 逻辑或：使用 $in 或 $or

举例：查找年龄为18或20的学生
```mongodb
db.students.find({age:{$in:[18,20]}})
db.students.find({$or:[{age:18},{age:20}]})
```

3. 逻辑非：$nin
4. 正则匹配：

举例：`db.students.find({name:/^T/})`

5. $where 能写函数：

```mongodb
db.students.find({$where:function(){
  return this.name === 'zhangsan' && this.age === 18
}})
```

（3）投影：过滤掉不想要的数据，只保留想要展示的数据 举例：过滤掉 id 和 name

db.students.find({},{_id:0,name:0})

举例：只保留 age

db.students.find({},{age:1})

（4）补充：默认只要找到一个

db.集合名.findOne(查询条件[,投影])

3. U-update（更新数据）

语法：

db.集合名.update(查询条件,要更新的内容[,配置对象])

如下写法会将更新内容替换掉整个文档对象，但 _id 不受影响

db.students.update({name:'zhangsan'},{age:19})

使用 $set 修改指定内容，其他数据不变，不过只能匹配一个 zhangsan

db.students.update({name:'zhangsan'},{$set:{age:19}})

修改多个文档对象，匹配多个 zhangsan,把所有 zhangsan 的年龄都替换为 19

db.students.update({name:'zhangsan'},{$set:{age:19}},{multi:true})

补充：

db.集合名.updateOne(查询条件,要更新的内容[,配置对象])
db.集合名.updateMany(查询条件,要更新的内容[,配置对象])

4. D-delete（删除数据）

语法：

db.集合名.remove(查询条件)

删除所有年龄小于等于19的学生

db.students.remove({age:{$lte:19}})

[!TIP] 学过关系型数据库的写 MongoDB 原生怎删改查确实很难受，于是有了 Nodejs 模块：Mongoose。

4. Mongoose 的使用

4.1 简介

Mongoose是一个对象文档模型（ODM）库，它对Node原生的MongoDB模块进行了进一步的优化封装，并提供了更多的功能。

4.2 优势

• 可以为文档创建一个模式结构（Schema）
• 可以对模型中的对象/文档进行验证
• 数据可以通过类型转换转换为对象模型
• 可以使用中间件来应用业务逻辑挂钩
• 比 Node 原生的 MongoDB 驱动更容易

4.3 核心对象（概念）

1. Schema
   模式对象，通过 Schema 可以对集合进行 约束。
2. Model
   模型对象，相当于数据库中的集合，通过该对象可以 对集合进行操作。 3。 Document
   文档对象，它和数据库中的文档相对应，通过它可以读取文档的信息，也可以对文档进行各种操作。

4.4 Mongoose 的使用

首先通过 npm 或 yarn 下载安装 Mongoose。

npm i mongoose --save

1. 连接数据库

语法：

// 1. 引入 Mongoose
let mongoose = require("mongoose")
// 2. 连接数据库
mongoose.connect("mongodb://[ip地址]:[端口号]/[数据库名]")

举例：

let mongoose = require("mongoose")
mongoose.connect('mongodb://localhost:27017/demo', {
  useNewUrlParser: true, // 使用新解析器，解决一些安全性问题
  useUnifiedTopology: true // 使用一个统一的拓扑结构
})

2. 绑定数据库连接的监听

语法：

mongoose.connection.on('open', (err) => {
  if (err) {
    console.log('数据库连接失败', err)
  } else {
    console.log('数据库连接成功')
    // 进行下一步操作
  }
})

3. 创建核心对象

进行下一步操作：

1. 创建 Schema 对象，内部传入约束对象

// 引入 Schema 约束对象
var Schema = mongoose.Schema;
var xxxSchema = new Schema({
  字段:类型,
  字段:类型,
  字段:类型,
  字段:类型
});

2. 生成某个集合所对应的 Model 模型对象

var xxxModel = mongoose.model("集合名",xxxSchema);

3. 进行 CRUD 增删改查操作

实例：

// 引入 mongoose
let mongoose = require('mongoose')

// 1. 连接数据库
mongoose.connect('mongodb://localhost:27017/demo', {
  useNewUrlParser: true, // 使用新解析器，解决一些安全性问题
  useUnifiedTopology: true // 使用一个统一的拓扑结构
})
// 2. 绑定数据库连接的监听
mongoose.connection.on('open', (err) => {
  if (err) {
    console.log('数据库连接失败', err)
  } else {
    console.log('数据库连接成功')
    // 1. 引入模式对象
    let Schema = mongoose.Schema
    // 2. 创建约束对象
    let studentSchema = new Schema({})
    // 3. 生成某个集合所对应的模型对象
    let stuModel = mongoose.model('students', studentSchema)
    // 4. 进行增删改查
    stuModel.create({},(err, data)=>{})
  }
})

4.5 Mongoose 的 CRUD 增删改查

1. Create

模型对象.create(文档对象，回调函数)
模型对象.create(文档对象)

2. Read

模型对象.find(查询条件[,投影])不管有没有数据，都返回一个数组
模型对象.findOne(查询条件[,投影])找到了返回一个对象，没找到返回null

3. Update

模型对象.updateOne(查询条件,要更新的内容[,配置对象])
模型对象.updateMany(查询条件,要更新的内容[,配置对象])

备注：存在 update 方法，但是即将废弃，查询条件匹配到多个时，依然只修改一个，强烈建议用 updateOne 或 updateMany

4. Delete

模型对象.deleteOne(查询条件)
模型对象.deleteMany(查询条件)

备注：没有 delete 方法，会报错！

Mongoose 增删改查案例：

（1）新增操作

stuModel.create({
  stu_id: '004',
  name: '静静',
  age: 16,
  sex: '女',
  hobby: ['看番', '听音乐', '喝奶茶'],
  info: '温柔的女生'
}, function (err, data) {
  // err：错误对象，data：写入的数据
  if (!err) {
    console.log(data)
  } else {
    console.log(err)
  }
})

（2）查询操作：

// find 方法，返回数组（即使是一条数据），查询结果为空，则返回 []
  stuModel.find({ name: '静静1' }, function (err, data) {
    if (!err) {
      console.log(data)
    } else {
      console.log(err)
    }
  })
// findOne 方法，若有结果，则返回一个对象，没有则返回 null
stuModel.findOne({ name: '静静1' }, function (err, data) {
  if (!err) {
    console.log(data)
  } else {
    console.log(err)
  }
})
// 投影
stuModel.findOne({ name: '瑞秋' }, { age: 1, _id: 0 }, function (err, data) {
  if (!err) {
    console.log(data)
  } else {
    console.log(err)
  }
})

（3）更新操作：

stuModel.updateOne({ name: '静静' }, { age: 14 }, (err, data) => {
  if (!err) {
    console.log(data)
  } else {
    console.log(err)
  }
}) 

（4）删除操作：

stuModel.deleteMany({ age: 22 }, (err, data) => {
  if (!err) {
    console.log(data)
  } else {
    console.log(err)
  }
})

4.6 Mongoose 的模块化编码

直接按照上述方法依次执行，代码都写在一个文件中，代码不好维护管理，使用模块化解决。

1. 数据库连接模块
   该模块连接数据库，判断连接状态。
   db/db.js 文件内容：

  let mongoose = require('mongoose')
  // 暴露模块，返回一个 Promise 对象
  module.exports = new Promise((resolve, reject) => {
  // 1. 连接数据库
  mongoose.connect('mongodb://localhost:27017/demo', {
    useNewUrlParser: true, // 使用新解析器，解决一些安全性问题
    useUnifiedTopology: true // 使用一个统一的拓扑结构
  })
  // 2. 绑定数据库连接的监听
    mongoose.connection.on('open', (err) => {
      if (err) reject(err)
      resolve('数据库连接成功！')
    })
  })

2. Mongoose 关键对象模块 该模块用于提供模型对象，需要哪个模型对象就新建一个，例如 teacherModel.js。 module/studentModel.js 文件内容：

let mongoose = require('mongoose')

// （1）引入模式对象
let Schema = mongoose.Schema

// （2）创建约束对象
let studentSchema = new Schema({})

// (3) 生成某个集合所对应的模型对象
module.exports = mongoose.model('students', studentSchema)

3. 入口文件：app.js

// 1. 引入数据库连接模块
let p = require('./db/db')
// 2. 引入学生模型对象
let stuModel = require('./module/studentModel')
// 3. 判断数据库连接状态，成功则进行CRUD 
// 异步操作，使用 Promise 封装
p.then((value) => {
  console.log(value)
  // !CRUD
  return new Promise((resolve, reject) => {
    stuModel.create({
      // 相关数据插入
    }, function (err, data) {
      // err：错误对象，data：写入的数据
      if (err) reject(err)
      resolve(data)
    })
  })
}, (reason) => {
  console.log('数据库连接失败！', reason)
}).then((value) => {
  console.log('数据添加成功！', value)
}, (reason) => {
  console.log('数据添加错误！', reason)
})