MongoDB安装使用并实现Python操作数据库-木庄网络博客

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一、MongoDB介绍

MongoDB 是一个是一个基于分布式文件存储的数据库，介于关系数据库和非关系数据库之间，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库的。他支持的数据结构非常松散，是类似json的bson格式，因此可以存储比较复杂的数据类型。Mongo最大的特点是他支持的查询语言非常强大，其语法有点类似于面向对象的查询语言，几乎可以实现类似关系数据库单表查询的绝大部分功能，而且还支持对数据建立索引。

二、安装MongoDB

MongoDB安装很简单，无需下载源文件，可以直接用apt-get命令进行安装。如果网速太差，并且已经下载MongoDB的安装包时，可以离线方式安装，参考Ubuntu下MongoDB安装与使用教程（离线安装方式）。推荐使用apt-get命令进行在线安装，可以避免很多莫名其妙的问题。
以下命令

sudo apt-get install mongodb

可下载安装MongoDB，默认安装的版本是MongoDB 2.6.10，但目前MongoDB已经升级到3.2.8，这里将指导读者通过添加软件源的方式来安装3.2.8版本。
首先打开终端，导入公共key到包管理器，输入以下命令：

sudo apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv EA312927

创建MongoDB的文件列表

#仅适用于Ubuntu14.04，输入：
echo "deb http://repo.mongodb.org/apt/ubuntu trusty/mongodb-org/3.2 multiverse" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/mongodb-org-3.2.list

更新包管理器，安装MongoDB,输入以下命令：
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y mongodb-org

注意：如果执行“sudo apt-get update”命令后出现如下错误：

···
update completed, but some metadata was ignored due to errors.
E: 无法获得锁 /var/lib/dpkg/lock – open (11: 资源暂时不可用)
E: 无法锁定管理目录(/var/lib/dpkg/)，是否有其他进程正占用它？
···

请按照如下方法解决错误，也就是输入以下三条命令：

sudo rm /var/cache/apt/archives/lock
sudo rm /var/lib/dpkg/lock
sudo apt-get update

运行上面三条命令以后，应该就可以顺利完成apt-get update了。

安装完成MongoDB以后，在终端输入以下命令查看MongoDB版本：

mongo -version

输出版本信息，表明安装成功。

启动和关闭mongodb命令如下：

sudo service mongodb start
sudo service mongodb stop

默认设置MongoDB是随Ubuntu启动自动启动的。
输入以下命令查看是否启动成功：

pgrep mongo -l   #注意：-l是英文字母l，不是阿拉伯数字1

查看是否启动成功

出现安装错误的解决方案：
输入“sudo service mongodb start”启动mongodb的时候，如果报这个错误：Failed to start mongod.service: Unit not found
请按照如下步骤解决该错误：
（1）使用vim编辑器创建配置文件

sudo vim /etc/systemd/system/mongodb.service

（2）在该配置文件中添加如下内容：

[Unit]
Description=High-performance, schema-free document-oriented database
After=network.target

[Service]
User=mongodb
ExecStart=/usr/bin/mongod --quiet --config /etc/mongod.conf

[Install]
WantedBy=multi-user.target

保存退出vim编辑器。
（3）输入如下命令启动mongodb：

sudo systemctl start mongodb 
sudo systemctl status mongodb

这时就可以启动成功了。
以后，每次启动和关闭MongoDB，就可以仍然使用如下命令：

sudo service mongodb start
sudo service mongodb stop

三、使用MongoDB

shell命令模式
输入如下命令进入MongoDB的shell命令模式：

mongo
或者：sudo mongo

默认连接的数据库是test数据库，在此之前一定要确保你已经启动了MongoDB，否则会出现错误，启动之后运行成功，如下
mongo shell常用操作命令：

数据库相关
show dbs:显示数据库列表
show collections：显示当前数据库中的集合（类似关系数据库中的表table）
show users：显示所有用户
use yourDB：切换当前数据库至yourDB
db.help() ：显示数据库操作命令
db.yourCollection.help() ：显示集合操作命令，yourCollection是集合名

MongoDB没有创建数据库的命令，如果你想创建一个“School”的数据库，先运行use School命令，之后做一些操作（如：创建聚集集合db.createCollection(‘teacher')）,这样就可以创建一个名叫“School”的数据库。
自动创建school数据库
下面以一个School数据库为例，在School数据库中创建两个集合teacher和student，并对student集合中的数据进行增删改查基本操作（集合Collection相当于关系型数据库中的表table）。

1、切换到School数据库

use School #切换到School数据库。MongoDB 无需预创建School数据库，在使用时会自动创建

2、创建集合Collection

本章节我们为大家介绍如何使用 MongoDB 来创建集合。

MongoDB 中使用 createCollection() 方法来创建集合。

语法格式：

db.createCollection(name, options)

参数说明：

name: 要创建的集合名称
options: 可选参数, 指定有关内存大小及索引的选项
options 可以是如下参数：
在插入文档时，MongoDB 首先检查固定集合的 size 字段，然后检查 max 字段。

实例

在 test 数据库中创建 runoob 集合：

> use test
switched to db test
> db.createCollection("runoob")
{ "ok" : 1 }
>
如果要查看已有集合，可以使用 show collections 命令：

> show collections
runoob
system.indexes
下面是带有几个关键参数的 createCollection() 的用法：

创建固定集合 mycol，整个集合空间大小 6142800 KB, 文档最大个数为 10000 个。

> db.createCollection("mycol", { capped : true, autoIndexId : true, size :  6142800, max : 10000 } )
{ "ok" : 1 }
>
在 MongoDB 中，你不需要创建集合。当你插入一些文档时，MongoDB 会自动创建集合。

> db.mycol2.insert({"name" : "菜鸟教程"})
> show collections
mycol2
...
##创建一个聚集集合。MongoDB 其实在插入数据的时候，也会自动创建对应的集合，无需预先创建

几种重要的数据类型。
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 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
字符串
BSON 字符串都是 UTF-8 编码。

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。

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 04 2018 14:58:51 GMT+0000 (UTC) 
> typeof mydate1str
string
或者

> Date()
Sun Mar 04 2018 15:02:59 GMT+0000 (UTC)

1、插入数据

与数据库创建类似，插入数据时也会自动创建集合。
插入数据有两种方式：insert和save。

db.student.insert({_id:1, sname: 'zhangsan', sage: 20}) #_id可选
db.student.save({_id:1, sname: 'zhangsan', sage: 22}) #_id可选

这两种方式，其插入的数据中_id字段均可不写，会自动生成一个唯一的_id来标识本条数据。而insert和save不同之处在于：在手动插入_id字段时，如果_id已经存在，insert不做操作，save做更新操作；如果不加_id字段，两者作用相同点都是插入数据。
insert和save添加的数据其结构是松散的，列属性均不固定，根据添加的数据为准。先定义数据再插入，就可以一次性插入多条数据，
插入多条
运行完以上例子，student 已自动创建，这也说明 MongoDB 不需要预先定义 collection ，在第一次插入数据后，collection 会自动的创建。

2、查找数据

MongoDB 查询文档使用 find() 方法。

find() 方法以非结构化的方式来显示所有文档。

语法
MongoDB 查询数据的语法格式如下：

db.collection.find(query, projection)
query ：可选，使用查询操作符指定查询条件
projection ：可选，使用投影操作符指定返回的键。查询时返回文档中所有键值，只需省略该参数即可（默认省略）。
如果你需要以易读的方式来读取数据，可以使用 pretty() 方法，语法格式如下：

>db.col.find().pretty()
pretty() 方法以格式化的方式来显示所有文档。

除了 find() 方法之外，还有一个 findOne() 方法，它只返回一个文档。

MongoDB 与 RDBMS Where 语句比较
如果你熟悉常规的 SQL 数据，通过下表可以更好的理解 MongoDB 的条件语句查询：

MongoDB AND 条件
MongoDB 的 find() 方法可以传入多个键(key)，每个键(key)以逗号隔开，即常规 SQL 的 AND 条件。
语法格式如下：

db.col.find({key1:value1, key2:value2}).pretty()

MongoDB OR 条件
MongoDB OR 条件语句使用了关键字 $or,语法格式如下：

db.col.find(
   {
      $or: [
         {key1: value1}, {key2:value2}
      ]
   }
).pretty()

AND 和 OR 联合使用
以下实例演示了 AND 和 OR 联合使用，类似常规 SQL 语句为： ‘where likes>50 AND (by = ‘菜鸟教程' OR title = ‘MongoDB 教程')'

db.col.find({"likes": {$gt:50}, $or: [{"by": "菜鸟教程"},{"title": "MongoDB 教程"}]}).pretty()

3、更新数据

MongoDB 更新文档
MongoDB 使用 update() 和 save() 方法来更新集合中的文档。接下来让我们详细来看下两个函数的应用及其区别。

update() 方法
update() 方法用于更新已存在的文档。语法格式如下：

db.collection.update(
   <query>,
   <update>,
   {
     upsert: <boolean>,
     multi: <boolean>,
     writeConcern: <document>
   }
)

参数说明：

query : update的查询条件，类似sql update查询内where后面的。
update : update的对象和一些更新的操作符（如 set, s e t , inc…）等，也可以理解为sql update查询内set后面的
upsert : 可选，这个参数的意思是，如果不存在update的记录，是否插入objNew,true为插入，默认是false，不插入。
multi : 可选，mongodb 默认是false,只更新找到的第一条记录，如果这个参数为true,就把按条件查出来多条记录全部更新。
writeConcern :可选，抛出异常的级别。
实例
我们在集合 col 中插入如下数据：

>db.col.insert({
    title: 'MongoDB 教程', 
    description: 'MongoDB 是一个 Nosql 数据库',
    by: '菜鸟教程',
    url: 'http://www.runoob.com',
    tags: ['mongodb', 'database', 'NoSQL'],
    likes: 100
})

接着我们通过 update() 方法来更新标题(title):

>db.col.update({'title':'MongoDB 教程'},{$set:{'title':'MongoDB'}})     ##加$set 用处：仅修改目标行，否则不会保留其他行。
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })   # 输出信息
> db.col.find().pretty()
{
        "_id" : ObjectId("56064f89ade2f21f36b03136"),
        "title" : "MongoDB",
        "description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库",
        "by" : "菜鸟教程",
        "url" : "http://www.runoob.com",
        "tags" : [
                "mongodb",
                "database",
                "NoSQL"
        ],
        "likes" : 100
}
>
#可以看到标题(title)由原来的 "MongoDB 教程" 更新为了 "MongoDB"。

以上语句只会修改第一条发现的文档，如果你要修改多条相同的文档，则需要设置 multi 参数为 true。

>db.col.update({'title':'MongoDB 教程'},{$set:{'title':'MongoDB'}},{multi:true})

save() 方法
save() 方法通过传入的文档来替换已有文档。语法格式如下：

db.collection.save(
   <document>,
   {
     writeConcern: <document>
   }
)

参数说明：
document : 文档数据。
writeConcern :可选，抛出异常的级别。
实例
以下实例中我们替换了 _id 为 56064f89ade2f21f36b03136 的文档数据：

>db.col.save({
    "_id" : ObjectId("56064f89ade2f21f36b03136"),
    "title" : "MongoDB",
    "description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库",
    "by" : "Runoob",
    "url" : "http://www.runoob.com",
    "tags" : [
            "mongodb",
            "NoSQL"
    ],
    "likes" : 110
})
替换成功后，我们可以通过 find() 命令来查看替换后的数据

>db.col.find().pretty()
{
        "_id" : ObjectId("56064f89ade2f21f36b03136"),
        "title" : "MongoDB",
        "description" : "MongoDB 是一个 Nosql 数据库",
        "by" : "Runoob",
        "url" : "http://www.runoob.com",
        "tags" : [
                "mongodb",
                "NoSQL"
        ],
        "likes" : 110
}
>

更多实例
只更新第一条记录：

db.col.update( { "count" : { $gt : 1 } } , { $set : { "test2" : "OK"} } );

全部更新：

db.col.update( { "count" : { $gt : 3 } } , { $set : { "test2" : "OK"} },false,true );

只添加第一条：

db.col.update( { "count" : { $gt : 4 } } , { $set : { "test5" : "OK"} },true,false );

全部添加加进去:

db.col.update( { "count" : { $gt : 5 } } , { $set : { "test5" : "OK"} },true,true );

全部更新：

db.col.update( { "count" : { $gt : 15 } } , { $inc : { "count" : 1} },false,true );

只更新第一条记录：

db.col.update( { "count" : { $gt : 10 } } , { $inc : { "count" : 1} },false,false );

4、删除数据

在前面的几个章节中我们已经学习了MongoDB中如何为集合添加数据和更新数据。在本章节中我们将继续学习MongoDB集合的删除。

MongoDB remove()函数是用来移除集合中的数据。

MongoDB数据更新可以使用update()函数。在执行remove()函数前先执行find()命令来判断执行的条件是否正确，这是一个比较好的习惯。

阅读剩余部分

数据库系统概念第6版

￥41.1元 机械工业出版社

本书主要讲述了数据模型、基于对象的数据库和XML、数据存储和查询、事务管理、体系结构等方面的内容。

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MongoDB安装使用并实现Python操作数据库

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