04 | MongoDB基本操作-MongoDB入门到实战进阶

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04 | MongoDB基本操作

在深入MongoDB的广阔世界之前，掌握其基本操作是每位数据库管理员或开发者不可或缺的步骤。本章将引领您从MongoDB的数据库与集合的创建开始，逐步学习文档的增删改查（CRUD）操作，以及索引的创建与管理，为您的MongoDB实战之路打下坚实的基础。

4.1 MongoDB环境搭建与连接

在深入MongoDB的基本操作之前，确保您已经成功安装了MongoDB，并且了解如何通过命令行或客户端连接到MongoDB实例。MongoDB支持多种连接方式，包括MongoDB Shell（mongo）、图形界面客户端（如Robo 3T、Studio 3T）、以及通过编程语言（如Python、Node.js）的MongoDB驱动程序。

MongoDB Shell（mongo）：是MongoDB自带的命令行界面，用于执行数据库管理命令和查询。启动MongoDB服务后，通过命令行输入mongo即可进入MongoDB Shell。
图形界面客户端：提供了更为直观的用户界面，便于管理数据库和执行复杂查询。安装并启动后，通过输入MongoDB实例的IP地址和端口（默认为27017）连接。
编程语言连接：在Python中，可以使用PyMongo库；在Node.js中，可以使用Mongoose或MongoDB官方提供的Node.js驱动程序来连接MongoDB数据库。

4.2 数据库与集合的创建

MongoDB的存储结构是面向文档的，它由数据库（Database）、集合（Collection）和文档（Document）三个层级组成。

创建数据库：在MongoDB中，数据库是集合的容器。创建数据库通常是在执行插入操作时自动完成的，但如果需要显式创建数据库，可以使用use 数据库名命令。如果数据库不存在，MongoDB将创建它；如果已存在，则切换到该数据库。
创建集合：集合是文档的集合，类似于关系数据库中的表。在MongoDB中，集合的创建也是隐式的，即在向集合中插入文档时，如果集合不存在，MongoDB会自动创建它。不过，也可以使用db.createCollection("集合名")方法显式创建集合，并设置一些额外的选项，如最大大小、是否允许自动索引等。

4.3 文档的增删改查（CRUD）

MongoDB的文档操作是其核心功能之一，包括创建（Create）、读取（Read）、更新（Update）和删除（Delete）四个基本操作。

插入文档：使用insertOne()或insertMany()方法向集合中插入文档。insertOne()用于插入单个文档，而insertMany()可以一次插入多个文档。如果集合不存在，MongoDB会自动创建它。
```
db.collection.insertOne({name: "MongoDB", type: "database"})
db.collection.insertMany([{name: "John", age: 30}, {name: "Jane", age: 25}])
```
查询文档：MongoDB提供了丰富的查询功能，通过find()方法可以查询集合中的文档。find()方法接受一个查询对象作为参数，用于指定查询条件。此外，还可以使用findOne()方法查询并返回第一个匹配的文档。
```
db.collection.find({age: {$gt: 25}}) // 查询年龄大于25的所有文档
db.collection.findOne({name: "John"}) // 查询并返回第一个名字为John的文档
```
更新文档：使用updateOne()、updateMany()或replaceOne()方法更新文档。updateOne()和updateMany()方法允许您指定更新条件和更新操作（使用$set、$inc等操作符）。replaceOne()则直接替换整个文档。
```
db.collection.updateOne({name: "John"}, {$set: {age: 31}}) // 更新名字为John的文档的年龄为31
db.collection.updateMany({}, {$inc: {visits: 1}}) // 将所有文档的visits字段加1
```

删除文档：使用deleteOne()或deleteMany()方法删除文档。deleteOne()删除第一个匹配的文档，而deleteMany()删除所有匹配的文档。

db.collection.deleteOne({name: "John"}) // 删除第一个名字为John的文档
db.collection.deleteMany({age: {$lt: 20}}) // 删除所有年龄小于20的文档

4.4 索引的创建与管理

索引是MongoDB中用于提高查询效率的数据结构。通过为集合中的字段创建索引，MongoDB可以快速定位到文档，从而加快查询速度。

创建索引：使用createIndex()方法创建索引。可以指定一个或多个字段作为索引的键，还可以指定索引的类型（如升序、降序）和唯一性。

db.collection.createIndex({name: 1}) // 为name字段创建升序索引
db.collection.createIndex({age: -1, name: 1}, {unique: true}) // 创建复合索引，其中age为降序，name为升序，且该组合唯一

查看索引：使用getIndexes()方法可以查看集合中所有的索引。
```
db.collection.getIndexes()
```

删除索引：使用dropIndex()方法删除指定的索引。如果要删除所有索引，可以使用dropIndexes()方法。

db.collection.dropIndex("name_1") // 删除名为name_1的索引
db.collection.dropIndexes() // 删除集合中的所有索引

4.5 聚合操作

MongoDB的聚合框架提供了一种强大的方式来处理数据记录并返回计算结果。通过聚合管道（Aggregation Pipeline），可以将多个聚合操作组合在一起，对数据集进行复杂的转换和聚合操作。

聚合管道操作：包括$match（过滤）、$group（分组）、$sort（排序）、$project（投影）等。通过组合这些操作，可以执行复杂的查询和数据分析。
```
db.collection.aggregate([
  {$match: {age: {$gt: 20}}},
  {$group: {_id: "$name", count: {$sum: 1}}},
  {$sort: {count: -1}}
])
```
上述聚合管道首先过滤出年龄大于20的文档，然后按名字分组并计算每个名字的数量，最后按数量降序排序。

4.6 总结

通过本章的学习，您已经掌握了MongoDB的基本操作，包括数据库与集合的创建、文档的增删改查、索引的创建与管理，以及聚合操作的基础知识。这些技能将为您后续的MongoDB实战应用打下坚实的基础。在实际应用中，您可能还需要学习更多高级特性，如事务处理、分片、复制集等，但掌握这些基本操作是迈向高级应用的第一步。继续深入探索MongoDB的世界，您将发现更多令人兴奋的功能和可能性。