第 204 章:MongoDB 入门与建模

学习目标

理解 MongoDB 文档模型
掌握 CRUD 与聚合
学会 Mongoose / Spring Data MongoDB
了解文档建模最佳实践

一、MongoDB 简介

MongoDB 是最流行的文档型 NoSQL 数据库,数据以 BSON(二进制 JSON)存储。

特点:

✅ 灵活 schema
✅ 嵌套文档
✅ 水平扩展(分片)
✅ 强大的聚合管道

二、核心概念

MongoDB	关系型
Database	Database
Collection	Table
Document	Row
Field	Column
Embedded	关联
Reference	外键

三、安装

yaml

# docker-compose.yml
services:
  mongo:
    image: mongo:7
    ports:
      - "27017:27017"
    environment:
      MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: admin
      MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: admin
    volumes:
      - mongodata:/data/db

volumes:
  mongodata:

bash

# 连接
mongosh "mongodb://admin:admin@localhost:27017"

四、CRUD

4.1 Insert

javascript

// 单条
db.users.insertOne({
  name: "Tom",
  email: "tom@x.com",
  age: 18,
  tags: ["dev", "music"],
  address: { city: "Beijing", zip: "100000" },
  createdAt: new Date()
});

// 批量
db.users.insertMany([
  { name: "Jerry", age: 20 },
  { name: "Bob", age: 25 }
]);

4.2 Find

javascript

// 查全部
db.users.find();

// 条件
db.users.find({ age: { $gte: 18 } });

// 多条件
db.users.find({
  age: { $gte: 18, $lte: 30 },
  tags: "dev"        // 数组包含
});

// 嵌套
db.users.find({ "address.city": "Beijing" });

// 投影(只返回某些字段)
db.users.find({}, { name: 1, email: 1, _id: 0 });

// 分页 + 排序
db.users.find().sort({ age: -1 }).skip(0).limit(10);

// 计数
db.users.countDocuments({ age: { $gte: 18 } });

// 存在
db.users.findOne({ email: "tom@x.com" });

4.3 操作符

操作符	含义
`$eq` / `$ne`	等 / 不等
`$gt` / `$gte` / `$lt` / `$lte`	大小
`$in` / `$nin`	包含
`$and` / `$or` / `$not`	逻辑
`$exists`	字段存在
`$regex`	正则
`$all`	全部包含
`$elemMatch`	数组元素匹配
`$size`	数组长度

javascript

// 数组查询
db.users.find({ tags: { $all: ["dev", "music"] } });
db.users.find({ tags: { $size: 2 } });

// 正则
db.users.find({ name: { $regex: /^T/, $options: "i" } });

4.4 Update

javascript

// $set
db.users.updateOne(
  { name: "Tom" },
  { $set: { age: 19 } }
);

// $inc
db.users.updateOne(
  { name: "Tom" },
  { $inc: { age: 1 } }
);

// $push(数组追加)
db.users.updateOne(
  { name: "Tom" },
  { $push: { tags: "nodejs" } }
);

// upsert
db.users.updateOne(
  { name: "Alice" },
  { $set: { age: 22 } },
  { upsert: true }
);

// 批量
db.users.updateMany(
  { age: { $lt: 18 } },
  { $set: { status: "minor" } }
);

4.5 Delete

javascript

db.users.deleteOne({ name: "Tom" });
db.users.deleteMany({ status: "inactive" });

五、聚合管道

javascript

db.orders.aggregate([
  { $match: { status: "paid" } },
  { $group: {
      _id: "$userId",
      total: { $sum: "$amount" },
      count: { $sum: 1 }
  }},
  { $sort: { total: -1 } },
  { $limit: 10 },
  { $project: {
      _id: 0,
      userId: "$_id",
      total: 1,
      count: 1
  }}
]);

常用 stage:

$match:筛选
$group:分组
$project:字段投影
$sort / $limit / $skip
$lookup:关联(类似 JOIN)
$unwind:数组展开

$lookup(关联查询)

javascript

db.orders.aggregate([
  { $lookup: {
      from: "users",
      localField: "userId",
      foreignField: "_id",
      as: "user"
  }}
]);

六、索引

6.1 创建

javascript

// 单字段
db.users.createIndex({ email: 1 }, { unique: true });

// 复合
db.users.createIndex({ name: 1, age: -1 });

// 多键(数组)
db.users.createIndex({ tags: 1 });

// TTL(过期自动删除)
db.sessions.createIndex({ createdAt: 1 }, { expireAfterSeconds: 3600 });

// 文本
db.articles.createIndex({ title: "text", content: "text" });

6.2 查看 / 删除

javascript

db.users.getIndexes();
db.users.dropIndex("email_1");

6.3 explain

javascript

db.users.find({ email: "tom@x.com" }).explain("executionStats");

七、Mongoose(Node.js)

7.1 安装

bash

pnpm add mongoose

7.2 Schema

javascript

const mongoose = require('mongoose');

const userSchema = new mongoose.Schema({
  name: { type: String, required: true },
  email: { type: String, required: true, unique: true, lowercase: true },
  age: { type: Number, min: 0, max: 150 },
  tags: [String],
  address: {
    city: String,
    zip: String
  },
  createdAt: { type: Date, default: Date.now }
});

module.exports = mongoose.model('User', userSchema);

7.3 CRUD

javascript

const User = require('./user');

// 创建
const user = await User.create({ name: 'Tom', email: 'tom@x.com' });

// 查
const tom = await User.findOne({ email: 'tom@x.com' });
const users = await User.find({ age: { $gte: 18 } }).sort('-createdAt').limit(10);

// 改
await User.updateOne({ email: 'tom@x.com' }, { $inc: { age: 1 } });

// 删
await User.deleteOne({ _id: id });

八、Spring Data MongoDB

8.1 引入

xml

<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-data-mongodb</artifactId>
</dependency>

8.2 配置

yaml

spring:
  data:
    mongodb:
      uri: mongodb://admin:admin@localhost:27017/mydb

8.3 实体

java

@Document(collection = "users")
public class User {

    @Id
    private String id;

    @Indexed(unique = true)
    private String email;

    @Field("user_name")
    private String name;

    private Integer age;

    private List<String> tags;

    private Address address;

    @CreatedDate
    private LocalDateTime createdAt;

    // getter / setter
}

8.4 Repository

java

public interface UserRepository extends MongoRepository<User, String> {

    List<User> findByName(String name);

    List<User> findByAgeBetween(int min, int max);

    @Query("{ 'tags': ?0 }")
    List<User> findByTag(String tag);
}

8.5 自定义查询

java

@Autowired
private MongoTemplate mongoTemplate;

public List<User> search(UserSearchRequest req) {
    Query query = new Query();

    if (req.getName() != null) {
        query.addCriteria(Criteria.where("name").regex(req.getName()));
    }
    if (req.getMinAge() != null) {
        query.addCriteria(Criteria.where("age").gte(req.getMinAge()));
    }

    query.with(Sort.by(Sort.Direction.DESC, "createdAt"));
    query.skip((req.getPage() - 1) * req.getSize());
    query.limit(req.getSize());

    return mongoTemplate.find(query, User.class);
}

九、文档建模原则

9.1 嵌入 vs 引用

javascript

// 嵌入:一个用户有少量地址(适合)
{
  _id: 1,
  name: "Tom",
  addresses: [
    { city: "Beijing", zip: "100000" },
    { city: "Shanghai", zip: "200000" }
  ]
}

// 引用:博客评论(评论很多,适合引用)
{
  _id: 1,
  title: "...",
  authorId: ObjectId("...")
}
// 评论单独 collection
{
  postId: ObjectId("1"),
  content: "..."
}

经验法则:

一对少 → 嵌入
一对多 / 多对多 → 引用
子文档会被频繁查询 → 嵌入

9.2 反范式

为了查询性能,允许数据冗余:

javascript

// 用户
{
  _id: 1,
  name: "Tom"
}

// 订单(冗余用户信息)
{
  _id: 100,
  userId: 1,
  userName: "Tom",   // 冗余
  amount: 200
}

十、复制集与分片

10.1 复制集

自动故障转移
读扩展(secondary 可读)

10.2 分片

分片键选择很重要,影响性能。

十一、本章小结

操作	MQL
查	`find({...})`
改	`updateOne({...}, {$set: {...}})`
删	`deleteOne({...})`
聚合	`aggregate([...])`

建模	原则
嵌入	一对少、读多
引用	一对多、经常更新

动手练习

创建 users collection,实现 CRUD
用聚合统计每个年龄段的用户数
实现 Mongoose User 模型
用 $lookup 实现订单关联用户

第 204 章:MongoDB 入门与建模 ​

一、MongoDB 简介 ​

二、核心概念 ​

三、安装 ​

四、CRUD ​

4.1 Insert ​

4.2 Find ​

4.3 操作符 ​

4.4 Update ​

4.5 Delete ​

五、聚合管道 ​

$lookup(关联查询) ​

六、索引 ​

6.1 创建 ​

6.2 查看 / 删除 ​

6.3 explain ​

七、Mongoose(Node.js) ​

7.1 安装 ​

7.2 Schema ​

7.3 CRUD ​

八、Spring Data MongoDB ​

8.1 引入 ​

8.2 配置 ​

8.3 实体 ​

8.4 Repository ​

8.5 自定义查询 ​

九、文档建模原则 ​

9.1 嵌入 vs 引用 ​

9.2 反范式 ​

十、复制集与分片 ​

10.1 复制集 ​

10.2 分片 ​

十一、本章小结 ​

动手练习 ​

推荐阅读 ​

第 204 章:MongoDB 入门与建模

一、MongoDB 简介

二、核心概念

三、安装

四、CRUD

4.1 Insert

4.2 Find

4.3 操作符

4.4 Update

4.5 Delete

五、聚合管道

$lookup(关联查询)

六、索引

6.1 创建

6.2 查看 / 删除

6.3 explain

七、Mongoose(Node.js)

7.1 安装

7.2 Schema

7.3 CRUD

八、Spring Data MongoDB

8.1 引入

8.2 配置

8.3 实体

8.4 Repository

8.5 自定义查询

九、文档建模原则

9.1 嵌入 vs 引用

9.2 反范式

十、复制集与分片

10.1 复制集

10.2 分片

十一、本章小结

动手练习

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