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。

```javascript
  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。

```javascript
  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。

```javascript
  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。

```javascript
  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。

```javascript
  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。

```javascript
  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。

```javascript
  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。

```javascript
  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。

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