MongoDB学习【二】—MongoDB基础和数据类型

时间：2023-01-05 21:17:19

一、MongoDB基础知识

在MongoDB中相关术语的解释和sql术语对应关系

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

通过下图实例，我们也可以更直观的了解Mongo中的一些概念

MongoDB学习【二】—MongoDB基础和数据类型

1.数据库

一个mongodb中可以建立多个数据库。

MongoDB的默认数据库为"db"，该数据库存储在data目录中。

MongoDB的单个实例可以容纳多个独立的数据库，每一个都有自己的集合和权限，不同的数据库也放置在不同的文件中。

数据库相关操作

show databases  # 显示当前服务器上所有数据库

​

use database  # 使用某个数据库，如果不存在则创建

数据库也通过名字来标识。数据库名可以是满足以下条件的任意UTF-8字符串。

  • 不能是空字符串（"")。

  • 不得含有' '（空格)、.、$、/、\和\0 (空字符)。

  • 应全部小写。

  • 最多64字节。

有一些数据库名是保留的，可以直接访问这些有特殊作用的数据库。

  • admin： 从权限的角度来看，这是"root"数据库。要是将一个用户添加到这个数据库，这个用户自动继承所有数据库的权限。一些特定的服务器端命令也只能从这个数据库运行，比如列出所有的数据库或者关闭服务器。

  • local: 这个数据永远不会被复制，可以用来存储限于本地单台服务器的任意集合

  • config: 当Mongo用于分片设置时，config数据库在内部使用，用于保存分片的相关信息。

2.文档（Document）

文档是MongoDB的核心概念。

文档是一组键值(key-value)对(即 BSON)。MongoDB 的文档不需要设置相同的字段，并且相同的字段不需要相同的数据类型，这与关系型数据库有很大的区别，也是 MongoDB 非常突出的特点。

需要注意的是：

  1. 文档中的键/值对是有序的。

  2. 文档中的值不仅可以是在双引号里面的字符串，还可以是其他几种数据类型（甚至可以是整个嵌入的文档)。

  3. MongoDB区分类型和大小写。

  4. MongoDB的文档不能有重复的键。

  5. 文档的键是字符串。除了少数例外情况，键可以使用任意UTF-8字符。

文档键命名规范：

  • 键不能含有\0 (空字符)。这个字符用来表示键的结尾。

  • .和$有特别的意义，只有在特定环境下才能使用。

  • 以下划线"_"开头的键是保留的(不是严格要求的)。

3.集合

集合就是 MongoDB 文档组，类似于 RDBMS （关系数据库管理系统：Relational Database Management System)中的表格。

如果将MongoDB中的一个文档比喻为关系型数据的一行，那么一个集合就是相当于一张表。

比如，我们可以将以下不同数据结构的文档插入到集合中：

{"site":"www.baidu.com"}

{"site":"www.google.com","name":"Google"}

{"site":"www.runoob.com","name":"菜鸟教程","num":}

1.集合存在于数据库中，通常情况下为了方便管理，不同格式和类型的数据应该插入到不同的集合，但其实集合没有固定的结构，这意味着我们完全可以把不同格式和类型的数据统统插入一个集合中。

2.组织子集合的方式就是使用“.”，分隔不同命名空间的子集合。

比如一个具有博客功能的应用可能包含两个集合，分别是blog.posts和blog.authors，这是为了使组织结构更清晰，这里的blog集合（这个集合甚至不需要存在）跟它的两个子集合没有任何关系。

3.当第一个文档插入时，集合就会被创建。

合法的集合名：

  • 集合名不能是空字符串""。

  • 集合名不能含有\0字符（空字符)，这个字符表示集合名的结尾。

  • 集合名不能以"system."开头，这是为系统集合保留的前缀。

  • 用户创建的集合名字不能含有保留字符。有些驱动程序的确支持在集合名里面包含，这是因为某些系统生成的集合中包含该字符。除非你要访问这种系统创建的集合，否则千万不要在名字里出现$。

二、MongoDB数据类型

在概念上，MongoDB的文档与Javascript的对象相近，因而可以认为它类似于JSON。

下表为MongoDB中常用的几种数据类型。

数据类型 描述
String 字符串。存储数据常用的数据类型。在 MongoDB 中，UTF-8 编码的字符串才是合法的。
Integer 整型数值。用于存储数值。根据你所采用的服务器，可分为 32 位或 64 位。
Boolean 布尔值。用于存储布尔值（真/假）。
Double 双精度浮点值。用于存储浮点值。
Min/Max keys 将一个值与 BSON（二进制的 JSON）元素的最低值和最高值相对比。
Array 用于将数组或列表或多个值存储为一个键。
Timestamp 时间戳。记录文档修改或添加的具体时间。
Object 用于内嵌文档。
Null 用于创建空值。
Symbol 符号。该数据类型基本上等同于字符串类型，但不同的是，它一般用于采用特殊符号类型的语言。
Date 日期时间。用 UNIX 时间格式来存储当前日期或时间。你可以指定自己的日期时间：创建 Date 对象，传入年月日信息。
Object ID 对象 ID。用于创建文档的 ID。
Binary Data 二进制数据。用于存储二进制数据。
Code 代码类型。用于在文档中存储 JavaScript 代码。
Regular expression 正则表达式类型。用于存储正则表达式。

1.ObjectId

ObjectId 类似唯一主键，可以很快的去生成和排序，包含 12 bytes，含义是：

  • 前 4 个字节表示创建 unix 时间戳,格林尼治时间 UTC 时间，比北京时间晚了 8 个小时

  • 接下来的 3 个字节是机器标识码

  • 紧接的两个字节由进程 id 组成 PID

  • 最后三个字节是随机数

MongoDB学习【二】—MongoDB基础和数据类型

MongoDB学习【二】—MongoDB基础和数据类型MongoDB 中存储的文档必须有一个 _id 键。这个键的值可以是任何类型的，默认是个 ObjectId 对象

由于 ObjectId 中保存了创建的时间戳，所以你不需要为你的文档保存时间戳字段，你可以通过 getTimestamp 函数来获取文档的创建时间:

> var newObject = ObjectId()

> newObject.getTimestamp()

ISODate("2017-11-25T07:21:10Z")

ObjectId 转为字符串。

> newObject.str

5a1919e63df83ce79df8b38f

2.时间戳

BSON 有一个特殊的时间戳类型用于 MongoDB 内部使用，与普通的 日期 类型不相关。 时间戳值是一个 64 位的值。其中：

  • 前32位是一个 time_t 值（与Unix新纪元相差的秒数）

  • 后32位是在某秒中操作的一个递增的序数

在单个 mongod 实例中，时间戳值通常是唯一的。

在复制集中， oplog 有一个 ts 字段。这个字段中的值使用BSON时间戳表示了操作时间。

BSON 时间戳类型主要用于 MongoDB 内部使用。在大多数情况下的应用开发中，你可以使用 BSON 日期类型。

3.日期

表示当前距离 Unix新纪元（1970年1月1日）的毫秒数。日期类型是有符号的, 负数表示 1970 年之前的日期。

> var mydate1 = new Date()     //格林尼治时间

> mydate1

ISODate("2018-03-04T14:58:51.233Z")

> typeof mydate1

object

> var mydate2 = ISODate() //格林尼治时间

> mydate2

ISODate("2018-03-04T15:00:45.479Z")

> typeof mydate2

object

这样创建的时间是日期类型，可以使用 JS 中的 Date 类型的方法。

返回一个时间类型的字符串：

> var mydate1str = mydate1.toString()

> mydate1str

Sun Mar   :: GMT+ (UTC)

> typeof mydate1str

string

或者

> Date()

Sun Mar   :: GMT+ (UTC)

4.数据类型使用实例

#1、null：用于表示空或不存在的字段

d={'x':null}

#2、布尔型：true和false

d={'x':true,'y':false}

#3、数值

d={'x':3,'y':3.1415926}

#4、字符串

d={'x':'egon'}

#5、日期

d={'x':new Date()}

d.x.getHours()

#6、正则表达式

d={'pattern':/^egon.*?nb$/i}

​

正则写在／／内，后面的i代表:

i 忽略大小写

m 多行匹配模式

x 忽略非转义的空白字符

s 单行匹配模式

​

#7、数组

d={'x':[1,'a','v']}

​

#8、内嵌文档

user={'name':'egon','addr':{'country':'China','city':'YT'}}

user.addr.country

​

#9、对象id:是一个12字节的ID,是文档的唯一标识，不可变

d={'x':ObjectId()}

5._id和ObjectId

MongoDB中存储的文档必须有一个"_id"键。这个键的值可以是任意类型，默认是个ObjectId对象。

在一个集合里，每个文档都有唯一的“_id”,确保集合里每个文档都能被唯一标识。

不同集合"_id"的值可以重复，但同一集合内"_id"的值必须唯一

#1、ObjectId

ObjectId是"_id"的默认类型。因为设计MongoDb的初衷就是用作分布式数据库，所以能够在分片环境中生成

唯一的标识符非常重要，而常规的做法：在多个服务器上同步自动增加主键既费时又费力，这就是MongoDB采用

ObjectId的原因。

ObjectId采用12字节的存储空间，是一个由24个十六进制数字组成的字符串

    0|1|2|3|   4|5|6|     7|8    9|10|11

    时间戳      机器      PID    计数器

如果快速创建多个ObjectId，会发现每次只有最后几位有变化。另外，中间的几位数字也会变化（要是在创建过程中停顿几秒）。

这是ObjectId的创建方式导致的，如上图

时间戳单位为秒，与随后5个字节组合起来，提供了秒级的唯一性。这个4个字节隐藏了文档的创建时间，绝大多数驱动程序都会提供

一个方法，用于从ObjectId中获取这些信息。

因为使用的是当前时间，很多用户担心要对服务器进行时钟同步。其实没必要，因为时间戳的实际值并不重要，只要它总是不停增加就好。

接下来3个字节是所在主机的唯一标识符。通常是机器主机名的散列值。这样就可以保证不同主机生成不同的ObjectId，不产生冲突

接下来连个字节确保了在同一台机器上并发的多个进程产生的ObjectId是唯一的

前9个字节确保了同一秒钟不同机器不同进程产生的ObjectId是唯一的。最后3个字节是一个自动增加的 计数器。确保相同进程的同一秒产生的

ObjectId也是不一样的。

#2、自动生成_id

如果插入文档时没有"_id"键，系统会自帮你创建 一个。可以由MongoDb服务器来做这件事。

但通常会在客户端由驱动程序完成。这一做法非常好地体现了MongoDb的哲学：能交给客户端驱动程序来做的事情就不要交给服务器来做。

这种理念背后的原因是：即便是像MongoDB这样扩展性非常好的数据库，扩展应用层也要比扩展数据库层容易的多。将工作交给客户端做就

减轻了数据库扩展的负担。

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