一、 什么是MongoDB

MongoDB基于分布式文件存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)。由C++語(yǔ)言編寫(xiě)。MongoDB是一個(gè)高性能，開(kāi)源，無(wú)模式的文檔型數(shù)據(jù)庫(kù)，是當(dāng)前NoSql數(shù)據(jù)庫(kù)中比較熱門(mén)的一種。

他支持的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常松散，是類(lèi)似json的bjson格式，因此可以存儲(chǔ)比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)類(lèi)型。Mongo最大的特點(diǎn)是他支持的查詢語(yǔ)言非常強(qiáng)大，其語(yǔ)法有點(diǎn)類(lèi)似于面向?qū)ο蟮牟樵冋Z(yǔ)言，幾乎可以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)單表查詢的絕大部分功能，而且還支持對(duì)數(shù)據(jù)建立索引。

傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)一般由數(shù)據(jù)庫(kù)（database）、表（table）、記錄（record）三個(gè)層次概念組成，MongoDB是由數(shù)據(jù)庫(kù)（database）、集合（collection）、文檔對(duì)象（document）三個(gè)層次組成。MongoDB對(duì)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)里的表，但是集合中沒(méi)有列、行和關(guān)系概念，這體現(xiàn)了模式自由的特點(diǎn)。

MongoDB中的一條記錄就是一個(gè)文檔，是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由字段和值對(duì)組成。MongoDB文檔與JSON對(duì)象類(lèi)似。字段的值有可能包括其它文檔、數(shù)組以及文檔數(shù)組。

適用場(chǎng)景，我們可以直接用MongoDB來(lái)存儲(chǔ)鍵值對(duì)類(lèi)型的數(shù)據(jù)，如：驗(yàn)證碼、Session等；由于MongoDB的橫向擴(kuò)展能力，也可以用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)規(guī)模會(huì)在未來(lái)變的非常巨大的數(shù)據(jù)，如：日志、評(píng)論等；由于MongoDB存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的弱類(lèi)型，也可以用來(lái)存儲(chǔ)一些多變json數(shù)據(jù)，如：與外系統(tǒng)交互時(shí)經(jīng)常變化的JSON報(bào)文。而對(duì)于一些對(duì)數(shù)據(jù)有復(fù)雜的高事務(wù)性要求的操作，如：賬戶交易等就不適合使用MongoDB來(lái)存儲(chǔ)。

二、MongoDB優(yōu)點(diǎn)

1.性能

在大數(shù)據(jù)時(shí)代中，大數(shù)據(jù)量的處理已經(jīng)成了考量一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)最重要的原因之一。而MongoDB的一個(gè)主要目標(biāo)就是盡可能的讓數(shù)據(jù)庫(kù)保持卓越的性能，這很大程度地決定了MongoDB的設(shè)計(jì)。在一個(gè)以傳統(tǒng)機(jī)械硬盤(pán)為主導(dǎo)的年代，硬盤(pán)很可能會(huì)成為性能的短板，而MongoDB選擇了最大程度而利用內(nèi)存資源用作緩存來(lái)?yè)Q取卓越的性能，并且會(huì)自動(dòng)選擇速度最快的索引來(lái)進(jìn)行查詢。MongoDB盡可能精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，將盡可能多的操作交給客戶端，這種方式也是MongoDB能夠保持卓越性能的原因之一。

2.擴(kuò)展

現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)量已經(jīng)從過(guò)去的MB、GB變?yōu)榱爽F(xiàn)在的TB級(jí)別，單一的數(shù)據(jù)庫(kù)顯然已經(jīng)無(wú)法承受，擴(kuò)展性成為重要的話題，然而現(xiàn)在的開(kāi)發(fā)人員常常在選擇擴(kuò)展方式的時(shí)候犯了難，到底是選擇橫向擴(kuò)展還是縱向擴(kuò)展呢？

橫向擴(kuò)展（scale out）是以增加分區(qū)的方式將數(shù)據(jù)庫(kù)拆分成不同的區(qū)塊來(lái)分布到不同的機(jī)器中來(lái)，這樣的優(yōu)勢(shì)是擴(kuò)展成本低但管理困難。

縱向擴(kuò)展（scale up） 縱向擴(kuò)展與橫向擴(kuò)展不同的是他會(huì)將原本的服務(wù)器進(jìn)行升級(jí)，讓其擁有更強(qiáng)大的計(jì)算能力。這樣的優(yōu)勢(shì)是易于管理無(wú)需考慮擴(kuò)展帶來(lái)的眾多問(wèn)題，但缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)，那就是成本高。一臺(tái)大型機(jī)的價(jià)格往往非常昂貴，并且這樣的升級(jí)在數(shù)據(jù)達(dá)到極限時(shí)，可能就找不到計(jì)算能力更為強(qiáng)大的機(jī)器了。

而MongoDB選擇的是更為經(jīng)濟(jì)的橫向擴(kuò)展，他可以很容易的將數(shù)據(jù)拆分至不同的服務(wù)器中。而且在獲取數(shù)據(jù)時(shí)開(kāi)發(fā)者也無(wú)需考慮多服務(wù)器帶來(lái)的問(wèn)題，MongoDB可以將開(kāi)發(fā)者的請(qǐng)求自動(dòng)路由到正確的服務(wù)器中，讓開(kāi)發(fā)者脫離橫向擴(kuò)展帶來(lái)的弊病，更專(zhuān)注于程序的開(kāi)發(fā)上。

3.使用

MongoDB采用的是NoSQL的設(shè)計(jì)方式，可以更加靈活的操作數(shù)據(jù)。在進(jìn)行傳統(tǒng)的RDBMS中你一定遇到過(guò)幾十行甚至上百行的復(fù)雜SQL語(yǔ)句，傳統(tǒng)的RDBMS的SQL語(yǔ)句中包含著大量關(guān)聯(lián)，子查詢等語(yǔ)句，在增加復(fù)雜性的同時(shí)還讓性能調(diào)優(yōu)變得更加困難。MongoDB的面向文檔（document-oriented）設(shè)計(jì)中采用更為靈活的文檔來(lái)作為數(shù)據(jù)模型用來(lái)取代RDBMS中的行，面向文檔的設(shè)計(jì)讓開(kāi)發(fā)人員獲取數(shù)據(jù)的方式更加靈活，甚至于開(kāi)發(fā)人員僅用一條語(yǔ)句即可查詢復(fù)雜的嵌套關(guān)系，讓開(kāi)發(fā)人員不必為了獲取數(shù)據(jù)而絞盡腦汁。

3. Spring Boot中MongoDB集成方式

1> 常規(guī)集成

1、pom包配置

pom包里面添加spring-boot-starter-data-mongodb包引用

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

2、在application.properties中添加配置

spring.data.mongodb.uri=mongodb://name:pass@localhost:27017/test

多個(gè)IP集群可以采用以下配置：

spring.data.mongodb.uri=mongodb://user:pwd@ip1:port1,ip2:port2/database

3、創(chuàng)建數(shù)據(jù)實(shí)體

public class UserEntity implements Serializable {
        private static final long serialVersionUID = -3258839839160856613L;
        private Long id;
        private String userName;
        private String passWord;
      //getter、setter省略
}

4、創(chuàng)建實(shí)體dao的增刪改查操作

dao層實(shí)現(xiàn)了UserEntity對(duì)象的增刪改查

@Component
public class UserDaoImpl implements UserDao {
    @Autowired
    private MongoTemplate mongoTemplate;
    /**
     * 創(chuàng)建對(duì)象
     * @param user
     */
    @Override
    public void saveUser(UserEntity user) {
        mongoTemplate.save(user);
    }
    /**
     * 根據(jù)用戶名查詢對(duì)象
     * @param userName
     * @return
     */
    @Override
    public UserEntity findUserByUserName(String userName) {
        Query query=new Query(Criteria.where("userName").is(userName));
        UserEntity user =  mongoTemplate.findOne(query , UserEntity.class);
        return user;
    }
    /**
     * 更新對(duì)象
     * @param user
     */
    @Override
    public void updateUser(UserEntity user) {
        Query query=new Query(Criteria.where("id").is(user.getId()));
        Update update= new Update().set("userName", user.getUserName()).set("passWord", user.getPassWord());
        //更新查詢返回結(jié)果集的第一條
        mongoTemplate.updateFirst(query,update,UserEntity.class);
        //更新查詢返回結(jié)果集的所有
        // mongoTemplate.updateMulti(query,update,UserEntity.class);
    }
    /**
     * 刪除對(duì)象
     * @param id
     */
    @Override
    public void deleteUserById(Long id) {
        Query query=new Query(Criteria.where("id").is(id));
        mongoTemplate.remove(query,UserEntity.class);
    }
}

5、開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)的測(cè)試方法

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class UserDaoTest {
    @Autowired
    private UserDao userDao;
    @Test
    public void testSaveUser() throws Exception {
        UserEntity user=new UserEntity();
        user.setId(2l);
        user.setUserName("小明");
        user.setPassWord("fffooo123");
        userDao.saveUser(user);
    }
    @Test
    public void findUserByUserName(){
       UserEntity user= userDao.findUserByUserName("小明");
       System.out.println("user is "+user);
    }
    @Test
    public void updateUser(){
        UserEntity user=new UserEntity();
        user.setId(2l);
        user.setUserName("天空");
        user.setPassWord("fffxxxx");
        userDao.updateUser(user);
    }
    @Test
    public void deleteUserById(){
        userDao.deleteUserById(1l);
    }
}

6、查看驗(yàn)證結(jié)果可以使用工具mongoVUE工具來(lái)連接后直接圖形化展示查看，也可以登錄服務(wù)器用命令來(lái)查看

1.登錄mongos

bin/mongo -host localhost -port 20000

2、切換到test庫(kù)

use test

3、查詢userEntity集合數(shù)據(jù)

db.userEntity.find()

根據(jù)3查詢的結(jié)果來(lái)觀察測(cè)試用例的執(zhí)行是否正確。到此springboot對(duì)應(yīng)mongodb的增刪改查功能已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)。

2> 多數(shù)據(jù)源集成

1、pom包配置添加lombok和spring-boot-autoconfigure包引用

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-mongodb</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.projectlombok</groupId>
    <artifactId>lombok</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-autoconfigure</artifactId>
    <version>RELEASE</version>
</dependency>

Lombok - 是一個(gè)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的注解形式來(lái)幫助我們簡(jiǎn)化消除一些必須有但顯得很臃腫的Java代碼的工具，通過(guò)使用對(duì)應(yīng)的注解，可以在編譯源碼的時(shí)候生成對(duì)應(yīng)的方法。簡(jiǎn)單試了以下這個(gè)工具還挺好玩的，加上注解我們就不用手動(dòng)寫(xiě) getter\setter、構(gòu)建方式類(lèi)似的代碼了。spring-boot-autoconfigure - 就是spring boot的自動(dòng)化配置

2、配置文件使用YAML的形式添加兩條數(shù)據(jù)源，如下：

mongodb:
  primary:
    host: 192.168.9.60
    port: 20000
    database: test
  secondary:
    host: 192.168.9.60
    port: 20000
    database: test1

3、配置兩個(gè)庫(kù)的數(shù)據(jù)源

封裝讀取以mongodb開(kāi)頭的兩個(gè)配置文件

@Data
@ConfigurationProperties(prefix = "mongodb")
public class MultipleMongoProperties {
	private MongoProperties primary = new MongoProperties();
	private MongoProperties secondary = new MongoProperties();
}

配置不同包路徑下使用不同的數(shù)據(jù)源

第一個(gè)庫(kù)的封裝

@Configuration
@EnableMongoRepositories(basePackages = "com.neo.model.repository.primary",
		mongoTemplateRef = PrimaryMongoConfig.MONGO_TEMPLATE)
public class PrimaryMongoConfig {
	protected static final String MONGO_TEMPLATE = "primaryMongoTemplate";
}

第二個(gè)庫(kù)的封裝

@Configuration
@EnableMongoRepositories(basePackages = "com.neo.model.repository.secondary",
		mongoTemplateRef = SecondaryMongoConfig.MONGO_TEMPLATE)
public class SecondaryMongoConfig {
	protected static final String MONGO_TEMPLATE = "secondaryMongoTemplate";
}

讀取對(duì)應(yīng)的配置信息并且構(gòu)造對(duì)應(yīng)的MongoTemplate

@Configuration
public class MultipleMongoConfig {
	@Autowired
	private MultipleMongoProperties mongoProperties;
	@Primary
	@Bean(name = PrimaryMongoConfig.MONGO_TEMPLATE)
	public MongoTemplate primaryMongoTemplate() throws Exception {
		return new MongoTemplate(primaryFactory(this.mongoProperties.getPrimary()));
	}
	@Bean
	@Qualifier(SecondaryMongoConfig.MONGO_TEMPLATE)
	public MongoTemplate secondaryMongoTemplate() throws Exception {
        return new MongoTemplate(secondaryFactory(this.mongoProperties.getSecondary()));
	}
	@Bean
    @Primary
	public MongoDbFactory primaryFactory(MongoProperties mongo) throws Exception {
		return new SimpleMongoDbFactory(new MongoClient(mongo.getHost(), mongo.getPort()),
				mongo.getDatabase());
	}
	@Bean
	public MongoDbFactory secondaryFactory(MongoProperties mongo) throws Exception {
		return new SimpleMongoDbFactory(new MongoClient(mongo.getHost(), mongo.getPort()),
				mongo.getDatabase());
	}
}

兩個(gè)庫(kù)的配置信息已經(jīng)完成。

4、創(chuàng)建兩個(gè)庫(kù)分別對(duì)應(yīng)的對(duì)象和Repository借助lombok來(lái)構(gòu)建對(duì)象

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@Document(collection = "first_mongo")
public class PrimaryMongoObject {
	@Id
	private String id;
	private String value;
	@Override
	public String toString() {
        return "PrimaryMongoObject{" + "id='" + id + '\'' + ", value='" + value + '\''
				+ '}';
	}
}

對(duì)應(yīng)的Repository

public interface PrimaryRepository extends MongoRepository<PrimaryMongoObject, String> {
}

繼承了 MongoRepository 會(huì)默認(rèn)實(shí)現(xiàn)很多基本的增刪改查，省了很多自己寫(xiě)dao層的代碼

Secondary和上面的代碼類(lèi)似就不貼出來(lái)了

5、最后測(cè)試

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class MuliDatabaseTest {
    @Autowired
    private PrimaryRepository primaryRepository;
    @Autowired
    private SecondaryRepository secondaryRepository;
    @Test
    public void TestSave() {
        System.out.println("************************************************************");
        System.out.println("測(cè)試開(kāi)始");
        System.out.println("************************************************************");
        this.primaryRepository
                .save(new PrimaryMongoObject(null, "第一個(gè)庫(kù)的對(duì)象"));
        this.secondaryRepository
                .save(new SecondaryMongoObject(null, "第二個(gè)庫(kù)的對(duì)象"));
        List<PrimaryMongoObject> primaries = this.primaryRepository.findAll();
        for (PrimaryMongoObject primary : primaries) {
            System.out.println(primary.toString());
        }
        List<SecondaryMongoObject> secondaries = this.secondaryRepository.findAll();
        for (SecondaryMongoObject secondary : secondaries) {
            System.out.println(secondary.toString());
        }
        System.out.println("************************************************************");
        System.out.println("測(cè)試完成");
        System.out.println("************************************************************");
    }
}

到此，mongodb多數(shù)據(jù)源的使用已經(jīng)完成。

3> Spring Boot中使用MongoDB的連接池配置

Spring Boot中通過(guò)依賴(lài)spring-boot-starter-data-mongodb，來(lái)實(shí)現(xiàn)spring-data-mongodb的自動(dòng)配置。但是默認(rèn)情況下，Spring Boot 中，并沒(méi)有像使用MySQL或者Redis一樣，提供了連接池配置的功能。因此，我們需要自行重寫(xiě) MongoDbFactory，實(shí)現(xiàn)MongoDB客戶端連接的參數(shù)配置擴(kuò)展。

需要說(shuō)明的是，MongoDB的客戶端本身就是一個(gè)連接池，因此，我們只需要配置客戶端即可。

1、 配置文件為了統(tǒng)一Spring Boot的配置，我們要將重寫(xiě)的配置也配置到 application.yml中，前綴為spring.data.mongodb.custom下（前綴可自己隨意配置）：

spring:
  data:
    mongodb:
      custom:
        hosts:
          - 10.0.5.1
          - 10.0.5.1
        ports:
          - 27017
          - 27018
        replica-set: mgset-3590061
        username: jancee
        password: abc123
        database: jancee
        authentication-database: admin
        connections-per-host: 20
        min-connections-per-host: 20

該配置例子中，配置了副本集，其中包含了主機(jī)10.0.5.1:27017和10.0.5.1:27018，其它配置與Spring Boot的標(biāo)準(zhǔn)配置類(lèi)似，另外，connections-per-host為客戶端的連接數(shù)，in-connections-per-host為客戶端最小連接數(shù)。

這里做個(gè)拓展，配置中的replica-set: mgset-3590061是Mongo三種集群方式中的一種。下面的集群搭建中會(huì)詳細(xì)說(shuō)明。

2、 將配置包裝成類(lèi)

為方便調(diào)用和可讀性，將上述配置包裝成一個(gè)配置實(shí)體類(lèi)，MongoConfig.java代碼如下:

package com.feidiao.jancee.fdiot.api.config.mongo;
import org.hibernate.validator.constraints.NotBlank;
import org.hibernate.validator.constraints.NotEmpty;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.validation.annotation.Validated;
import java.util.List;
@Component
@Validated
public class MongoSettingsProperties {
    @NotBlank
    private String database;
    @NotEmpty
    private List<String> hosts;
    @NotEmpty
    private List<Integer> ports;
    private String replicaSet;
    private String username;
    private String password;
    private String authenticationDatabase;
    private Integer minConnectionsPerHost = 10;
    private Integer connectionsPerHost = 2;
    public MongoSettingsProperties() {
    }
     // get、set方法
     ...
}

3、 覆蓋MongoDbFactory接下來(lái)，就是覆蓋Spring Boot原有的MongoDbFactory Bean，新建文件MongoConfig.java，代碼如下：

import com.mongodb.MongoClient;
import com.mongodb.MongoClientOptions;
import com.mongodb.MongoCredential;
import com.mongodb.ServerAddress;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.mongodb.MongoDbFactory;
import org.springframework.data.mongodb.core.SimpleMongoDbFactory;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
@Configuration
public class MongoConfig {
    // 注入配置實(shí)體
    @Autowired
    private MongoSettingsProperties mongoSettingsProperties;
    @Bean
    @ConfigurationProperties(
            prefix = "spring.data.mongodb.custom")
    MongoSettingsProperties mongoSettingsProperties() {
        return new MongoSettingsProperties();
    }
    // 覆蓋默認(rèn)的MongoDbFactory
    @Bean
    MongoDbFactory mongoDbFactory() {
        //客戶端配置（連接數(shù)、副本集群驗(yàn)證）
        MongoClientOptions.Builder builder = new MongoClientOptions.Builder();
        builder.connectionsPerHost(mongoSettingsProperties.getConnectionsPerHost());
        builder.minConnectionsPerHost(mongoSettingsProperties.getMinConnectionsPerHost());
        if (mongoSettingsProperties.getReplicaSet() != null) {
            builder.requiredReplicaSetName(mongoSettingsProperties.getReplicaSet());
        }
        MongoClientOptions mongoClientOptions = builder.build();
        // MongoDB地址列表
        List<ServerAddress> serverAddresses = new ArrayList<>();
        for (String host : mongoSettingsProperties.getHosts()) {
            Integer index = mongoSettingsProperties.getHosts().indexOf(host);
            Integer port = mongoSettingsProperties.getPorts().get(index);
            ServerAddress serverAddress = new ServerAddress(host, port);
            serverAddresses.add(serverAddress);
        }
        System.out.println("serverAddresses:" + serverAddresses.toString());
        // 連接認(rèn)證
        List<MongoCredential> mongoCredentialList = new ArrayList<>();
        if (mongoSettingsProperties.getUsername() != null) {
            mongoCredentialList.add(MongoCredential.createScramSha1Credential(
                    mongoSettingsProperties.getUsername(),
                    mongoSettingsProperties.getAuthenticationDatabase() != null ? mongoSettingsProperties.getAuthenticationDatabase() : mongoSettingsProperties.getDatabase(),
                    mongoSettingsProperties.getPassword().toCharArray()));
        }
        System.out.println("mongoCredentialList:" + mongoCredentialList.toString());
        //創(chuàng)建客戶端和Factory
        MongoClient mongoClient = new MongoClient(serverAddresses, mongoCredentialList, mongoClientOptions);
        MongoDbFactory mongoDbFactory = new SimpleMongoDbFactory(mongoClient, mongoSettingsProperties.getDatabase());
        return mongoDbFactory;
    }
}

在這里，實(shí)現(xiàn)了MongoDB連接時(shí)，前面配置的參數(shù)的設(shè)置，按照自己的實(shí)際情況，可以在new SimpleMongoDbFactory時(shí)，增加修改自己需要的配置參數(shù)。

至此，就完成了全部配置，運(yùn)行測(cè)試即可。

4. MongoDB中的基礎(chǔ)概念：Databases、Collections、Documents(這一節(jié)比較基礎(chǔ)，比較基礎(chǔ)，知道就好)

1> 基礎(chǔ)概念MongoDB以BSON格式的文檔（Documents）形式存儲(chǔ)。Databases中包含集合（Collections），集合（Collections）中存儲(chǔ)文檔（Documents）。

BSON是一個(gè)二進(jìn)制形式的JSON文檔，它比JSON包含更多的數(shù)據(jù)類(lèi)型。

Databases在MongoDB中，databases保存文檔（Documents）的集合（Collections）。

2> 基本操作命令在Mongo Shell中，通過(guò)使用use 命令來(lái)選中database，就像下面的例子：

use myDB

- 創(chuàng)建Database如果database不存在，MongoDB會(huì)在第一次為database存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的時(shí)候創(chuàng)建。因此，你可以直接切換到一個(gè)不存在的數(shù)據(jù)庫(kù)，然后執(zhí)行下面的語(yǔ)句：

use myNewDB
db.myNewCollection1.insert( { x: 1 } )

insert()操作會(huì)創(chuàng)建名為myNewDB的database和名為myNewCollection1的collection（如果他們不存在的話）。

Collections是MongoDB在collections中存儲(chǔ)文檔（documents）。Collections類(lèi)似于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中的表（tables）。

- 創(chuàng)建Collection

如果collection不存在，MongoDB會(huì)在第一次為collection存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的時(shí)候創(chuàng)建。

db.myNewCollection2.insert( { x: 1 } )
db.myNewCollection3.createIndex( { y: 1 } )

無(wú)論是insert()還是createIndex()操作，都會(huì)創(chuàng)建它們各自指定的收集，如果他們不存在的話。

- 顯式創(chuàng)建

MongoDB提供db.createCollection()方法來(lái)顯式創(chuàng)建一個(gè)collection，同時(shí)還能設(shè)置各種選項(xiàng)，例如：設(shè)置最大尺寸和文檔校驗(yàn)規(guī)則。如果你沒(méi)有指定這些選項(xiàng)，那么你就不需要顯式創(chuàng)建collection，因?yàn)镸ongoDB會(huì)在你創(chuàng)建第一個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候自動(dòng)創(chuàng)建collection。

若要修改這些collection選擇，可查看collMod。

- Documents校驗(yàn)

3.2.x版本新增內(nèi)容。默認(rèn)情況下，collection不要求文檔有相同的結(jié)構(gòu)；例如，在一個(gè)collection的文檔不必具有相同的fields，對(duì)于單個(gè)field在一個(gè)collection中的不同文檔中可以是不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型。

從MongoDB 3.2開(kāi)始，你可以在對(duì)collection進(jìn)行update和insert操作的時(shí)候執(zhí)行文檔（documents）校驗(yàn)規(guī)則。具體可參見(jiàn)文檔驗(yàn)證的詳細(xì)信息。

3> Document結(jié)構(gòu)

MongoDB的文件是由field和value對(duì)的結(jié)構(gòu)組成，例如下面這樣的結(jié)構(gòu)：

{
   field1: value1,
   field2: value2,
   field3: value3,
   ...
   fieldN: valueN
}

value值可以是任何BSON數(shù)據(jù)類(lèi)型，包括：其他document，數(shù)字，和document數(shù)組。

例如下面的document，包含各種不同類(lèi)型的值：

var mydoc = {
    _id: ObjectId("5099803df3f4948bd2f98391"),
    name: { 
        first: "Alan", last: "Turing" 
    },
    birth: new Date('Jun 23, 1912'),
    death: new Date('Jun 07, 1954'),
    contribs: [ "Turing machine", "Turing test", "Turingery" ],
    views : NumberLong(1250000)
}

上面例子中的各fields有下列數(shù)據(jù)類(lèi)型：

_id：ObjectId類(lèi)型
name：一個(gè)嵌入的document，包含first和last字段
birth和death：Date類(lèi)型
contribs：字符串?dāng)?shù)組
views：NumberLong類(lèi)型
Field名
Field名是一個(gè)字符串。

5> Documents中的filed名有下列限制：

_id被保留用于主鍵；其值必須是集合中唯一的、不可變的、并且可以是數(shù)組以外的任何數(shù)據(jù)類(lèi)型不能以美元符號(hào)$開(kāi)頭不能包含點(diǎn)字符.不能包含空字符Field Value限制對(duì)于索引的collections，索引字段中的值有最大長(zhǎng)度限制。詳情請(qǐng)參見(jiàn)Maximum Index Key Length。

圓點(diǎn)符號(hào)MongoDB中使用圓點(diǎn)符號(hào).訪問(wèn)數(shù)組中的元素，也可以訪問(wèn)嵌入式Documents的fields。

Arrays數(shù)組通過(guò)圓點(diǎn)符號(hào).來(lái)鏈接Arrays數(shù)組名字和從0開(kāi)始的數(shù)字位置，來(lái)定位和訪問(wèn)一個(gè)元素?cái)?shù)組：

“.”舉例：對(duì)于下面的document：

{
   ...
   contribs: [ "Turing machine", "Turing test", "Turingery" ],
   ...
}

要訪問(wèn)contribs數(shù)組中的第三個(gè)元素，可以這樣訪問(wèn)：

“contribs.2”嵌入式Documents通過(guò)圓點(diǎn)符號(hào).來(lái)鏈接嵌入式document的名字和field名，來(lái)定位和訪問(wèn)嵌入式document：

“.”舉例：對(duì)于下面的document：

{
   ...
   name: { first: "Alan", last: "Turing" },
   ...
}

要訪問(wèn)name中的last字段，可以這樣使用：

“name.last”

6> Documents限制

Documents有下面這些屬性和限制：

Document大小限制

每個(gè)BSON文檔的最大尺寸為16兆字節(jié)。

最大文檔大小有助于確保一個(gè)單個(gè)文檔不會(huì)使用過(guò)量的內(nèi)存，或通信過(guò)程中過(guò)大的帶寬占用。

若要存儲(chǔ)超過(guò)最大尺寸的文檔，MongoDB提供了GridFS API?？梢钥磎ongofiles和更多有關(guān)GridFS的文檔

Document Field順序

MongoDB中field的順序默認(rèn)是按照寫(xiě)操作的順序來(lái)保存的，除了下面幾種情況：

_id總是document的第一個(gè)field可能會(huì)導(dǎo)致文檔中的字段的重新排序的更新，包括字段名重命名。在2.6版本起，MongoDB開(kāi)始積極地嘗試保留document中field的順序。

_id字段_id字段有以下行為和限制：

默認(rèn)情況下，MongoDB會(huì)在創(chuàng)建collection時(shí)創(chuàng)建一個(gè)_id字段的唯一索引_id字段總是documents中的第一個(gè)字段。如果服務(wù)器接收到一個(gè)docuement，它的第一個(gè)字段不是_id，那么服務(wù)器會(huì)將_id字段移在開(kāi)頭_id字段可以是除了array數(shù)組之外的任何BSON數(shù)據(jù)格式以下是存儲(chǔ)_id值的常用選項(xiàng)：

• 使用ObjectId
• 最好使用自然的唯一標(biāo)識(shí)符，可以節(jié)省空間并避免額外的索引
• 生成一個(gè)自動(dòng)遞增的數(shù)字。請(qǐng)參閱創(chuàng)建一個(gè)自動(dòng)遞增序列字段
• 在您的應(yīng)用程序代碼中生成UUID。為了更高效的在collection和_id索引中存儲(chǔ)UUID值，可以用BSON的BinData類(lèi)型存儲(chǔ)UUID。

大部分MongoDB驅(qū)動(dòng)客戶端會(huì)包含_id字段，并且在發(fā)送insert操作的時(shí)候生成一個(gè)ObjectId。但是如果客戶端發(fā)送一個(gè)不帶_id字段的document，mongod會(huì)添加_id字段并產(chǎn)生一個(gè)ObjectId

5. MongoDB優(yōu)化方式

- 性能與用戶量

“如何能讓軟件擁有更高的性能？”，我想這是一個(gè)大部分開(kāi)發(fā)者都思考過(guò)的問(wèn)題。性能往往決定了一個(gè)軟件的質(zhì)量，如果你開(kāi)發(fā)的是一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，那么你的產(chǎn)品性能將更加受到考驗(yàn)，因?yàn)槟忝鎸?duì)的是廣大的互聯(lián)網(wǎng)用戶，他們可不是那么有耐心的。嚴(yán)重點(diǎn)說(shuō)，頁(yè)面的加載速度每增加一秒也許都會(huì)使你失去一部分用戶，也就是說(shuō)，加載速度和用戶量是成反比的。那么用戶能夠接受的加載速度到底是多少呢？

如圖，如果頁(yè)面加載時(shí)間超過(guò)10s那么用戶就會(huì)離開(kāi)，如果1s–10s的話就需要有提示，但如果我們的頁(yè)面沒(méi)有提示的話需要多快的加載速度呢？是的，1s 。

當(dāng)然，這是站在一個(gè)產(chǎn)品經(jīng)理的角度來(lái)說(shuō)的，但如果站在一個(gè)技術(shù)人員的角度來(lái)說(shuō)呢？加載速度和用戶量就是成正比的，你的用戶數(shù)量越多需要處理的數(shù)據(jù)當(dāng)然也就越多，加載速度當(dāng)然也就越慢。這是一件很有趣的事，所以如果你的產(chǎn)品如果是一件激動(dòng)人心的產(chǎn)品，那么作為技術(shù)人員你需要做的事就是讓軟件的性能和用戶的數(shù)量同時(shí)增長(zhǎng)，甚至性能增長(zhǎng)要快于用戶量的增長(zhǎng)。

數(shù)據(jù)庫(kù)性能對(duì)軟件整體性能的影響是不言而喻的，那么，當(dāng)我們使用MongoDB時(shí)該如何提高數(shù)據(jù)庫(kù)性能呢？

方案一：范式化與反范式化

- 什么是范式化與反范式化

• 范式化（normalization）是關(guān)系模型的發(fā)明者埃德加·科德于1970年提出這一概念，范式化會(huì)將數(shù)據(jù)分散到不同的表中，利用關(guān)系模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，由此帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是，在后期進(jìn)行修改時(shí)，不會(huì)影響到與其關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，僅對(duì)自身修改即可完成。
• 反范式化（denormalization）是針對(duì)范式化提出的相反理念，反范式化會(huì)將當(dāng)前文檔的數(shù)據(jù)集中存放在本表中，而不會(huì)采用拆分的方式進(jìn)行存儲(chǔ)。
• 范式化和反范式化之間不存在優(yōu)劣的問(wèn)題，范式化的好處是可以在我們寫(xiě)入、修改、刪除時(shí)的提供更高性能，而反范式化可以提高我們?cè)诓樵儠r(shí)的性能。當(dāng)然NoSQL中是不存在關(guān)聯(lián)查詢的，以此提高查詢性能，但我們依舊可以以在表中存儲(chǔ)關(guān)聯(lián)表ID的方式進(jìn)行范式化。但由此可見(jiàn)，NoSQL的理念中反范式化的地位是大于范式化的。

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，明確集合的用途是對(duì)性能調(diào)優(yōu)非常重要的一步。

從性能優(yōu)化的角度來(lái)看，集合的設(shè)計(jì)我們需要考慮的是集合中數(shù)據(jù)的常用操作，例如我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)日志（log）集合，日志的查看頻率不高，但寫(xiě)入頻率卻很高，那么我們就可以得到這個(gè)集合中常用的操作是更新（增刪改）。如果我們要保存的是城市列表呢？顯而易見(jiàn)，這個(gè)集合是一個(gè)查看頻率很高，但寫(xiě)入頻率很低的集合，那么常用的操作就是查詢。

對(duì)于頻繁更新和頻繁查詢的集合，我們最需要關(guān)注的重點(diǎn)是他們的范式化程度，范式化與反范式化的合理運(yùn)用對(duì)于性能的提高至關(guān)重要。然而這種設(shè)計(jì)的使用非常靈活，假設(shè)現(xiàn)在我們需要存儲(chǔ)一篇圖書(shū)及其作者，在MongoDB中的關(guān)聯(lián)就可以體現(xiàn)為以下幾種形式：

1. 完全分離（范式化設(shè)計(jì)）

示例1：

{
     "_id" : ObjectId("5124b5d86041c7dca81917"),
     "title" : "如何使用MongoDB", 
      "author" : [ 
              ObjectId("144b5d83041c7dca84416"),
              ObjectId("144b5d83041c7dca84418"),
              ObjectId("144b5d83041c7dca84420"),
     ]
 }

我們將作者(comment) 的id數(shù)組作為一個(gè)字段添加到了圖書(shū)中去。這樣的設(shè)計(jì)方式是在非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中常用的，也就是我們所說(shuō)的范式化設(shè)計(jì)。在MongoDB中我們將與主鍵沒(méi)有直接關(guān)系的圖書(shū)單獨(dú)提取到另一個(gè)集合，用存儲(chǔ)主鍵的方式進(jìn)行關(guān)聯(lián)查詢。當(dāng)我們要查詢文章和評(píng)論時(shí)需要先查詢到所需的文章，再?gòu)奈恼轮蝎@取評(píng)論id，最后用獲得的完整的文章及其評(píng)論。在這種情況下查詢性能顯然是不理想的。但當(dāng)某位作者的信息需要修改時(shí)，范式化的維護(hù)優(yōu)勢(shì)就凸顯出來(lái)了，我們無(wú)需考慮此作者關(guān)聯(lián)的圖書(shū)，直接進(jìn)行修改此作者的字段即可。

2. 完全內(nèi)嵌（反范式化設(shè)計(jì)）

示例2：

{
       "_id" : ObjectId("5124b5d86041c7dca81917"),
       "title" : "如何使用MongoDB",
       "author" : [
                {
                    　　　　 "name" : "丁磊"
                   　　　　  "age" : 40,
                     　　　　"nationality" : "china",
                },
                {
                   　　　　  "name" : "馬云"
                  　　　　   "age" : 49,
                   　　　　  "nationality" : "china",
                },
                {
                   　　　　  "name" : "張召忠"
                  　　　　   "age" : 59,
                  　　　　   "nationality" : "china",
                },
      ]
  }

在這個(gè)示例中我們將作者的字段完全嵌入到了圖書(shū)中去，在查詢的時(shí)候直接查詢圖書(shū)即可獲得所對(duì)應(yīng)作者的全部信息，但因一個(gè)作者可能有多本著作，當(dāng)修改某位作者的信息時(shí)時(shí)，我們需要遍歷所有圖書(shū)以找到該作者，將其修改。

3. 部分內(nèi)嵌（折中方案）

示例3：

{
       "_id" : ObjectId("5124b5d86041c7dca81917"),
       "title" : "如何使用MongoDB",
       "author" : [ 
               {
                     　　　　"_id" : ObjectId("144b5d83041c7dca84416"),
                   　　　　  "name" : "丁磊"
                },
                {
                    　　　　 "_id" : ObjectId("144b5d83041c7dca84418"),
                  　　　　   "name" : "馬云"
                },
                {
                    　　　　 "_id" : ObjectId("144b5d83041c7dca84420"),
                   　　　　  "name" : "張召忠"
                },
      ]
  }

這次我們將作者字段中的最常用的一部分提取出來(lái)。當(dāng)我們只需要獲得圖書(shū)和作者名時(shí)，無(wú)需再次進(jìn)入作者集合進(jìn)行查詢，僅在圖書(shū)集合查詢即可獲得。

這種方式是一種相對(duì)折中的方式，既保證了查詢效率，也保證的更新效率。但這樣的方式顯然要比前兩種較難以掌握，難點(diǎn)在于需要與實(shí)際業(yè)務(wù)進(jìn)行結(jié)合來(lái)尋找合適的提取字段。如同示例3所述，名字顯然不是一個(gè)經(jīng)常修改的字段，這樣的字段如果提取出來(lái)是沒(méi)問(wèn)題的，但如果提取出來(lái)的字段是一個(gè)經(jīng)常修改的字段（比如age）的話，我們依舊在更新這個(gè)字段時(shí)需要大范圍的尋找并依此進(jìn)行更新。

在上面三個(gè)示例中，第一個(gè)示例的更新效率是最高的，但查詢效率是最低的，而第二個(gè)示例的查詢效率最高，但更新效率最低。所以在實(shí)際的工作中我們需要根據(jù)自己實(shí)際的需要來(lái)設(shè)計(jì)表中的字段，以獲得最高的效率。

方案二： 填充因子

何為填充因子？

填充因子（padding factor）是MongoDB為文檔的擴(kuò)展而預(yù)留的增長(zhǎng)空間，因?yàn)镸ongoDB的文檔是以順序表的方式存儲(chǔ)的，每個(gè)文檔之間會(huì)非常緊湊，如圖所示。

（注：圖片出處：《MongoDB The Definitive Guide》）

1.元素之間沒(méi)有多余的可增長(zhǎng)空間。

2.當(dāng)我們對(duì)順序表中某個(gè)元素的大小進(jìn)行增長(zhǎng)的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致原來(lái)分配的空間不足，只能要求其向后移動(dòng)。

3.當(dāng)修改元素移動(dòng)后，后續(xù)插入的文檔都會(huì)提供一定的填充因子，以便于文檔頻繁的修改，如果沒(méi)有不再有文檔因增大而移動(dòng)的話，后續(xù)插入的文檔的填充因子會(huì)依此減小。

填充因子的理解之所以重要，是因?yàn)槲臋n的移動(dòng)非常消耗性能，頻繁的移動(dòng)會(huì)大大增加系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，在實(shí)際開(kāi)發(fā)中最有可能會(huì)讓文檔體積變大的因素是數(shù)組，所以如果我們的文檔會(huì)頻繁修改并增大空間的話，則一定要充分考慮填充因子。

那么如果我們的文檔是個(gè)常常會(huì)擴(kuò)展的話，應(yīng)該如何提高性能？兩種方案

1.增加初始分配空間。在集合的屬性中包含一個(gè) usePowerOf2Sizes 屬性，當(dāng)這個(gè)選項(xiàng)為true時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將后續(xù)插入的文檔，初始空間都分配為2的N次方。

這種分配機(jī)制適用于一個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)頻繁變更的集合使用，他會(huì)給每個(gè)文檔留有更大的空間，但因此空間的分配不會(huì)像原來(lái)那樣高效，如果你的集合在更新時(shí)不會(huì)頻繁的出現(xiàn)移動(dòng)現(xiàn)象，這種分配方式會(huì)導(dǎo)致寫(xiě)入速度相對(duì)變慢。

2.我們可以利用數(shù)據(jù)強(qiáng)行將初始分配空間擴(kuò)大。

 db.book.insert({
     "name" : "MongoDB",
     "publishing" : "清華大學(xué)出版社",
     "author" : "john"
     "tags" : []
     "stuff" : "ggggggggggggggggggggggggggggggggggggg
                ggggggggggggggggggggggggggggggggggggg
                ggggggggggggggggggggggggggggggggggggg"
 })

是的，這樣看起來(lái)可能不太優(yōu)雅…但有時(shí)卻很有效！當(dāng)我們對(duì)這個(gè)文檔進(jìn)行增長(zhǎng)式修改時(shí)，只要將stuff字段刪掉即可。當(dāng)然，這個(gè)stuff字段隨便你怎么起名，包括里邊的填充字符當(dāng)然也是可以隨意添加的。

方案三：利用索引

1.索引越少越好

索引可以極大地提高查詢性能，那么索引是不是越多越好？答案是否定的，并且索引并非越多越好，而是越少越好。每當(dāng)你建立一個(gè)索引時(shí)，系統(tǒng)會(huì)為你添加一個(gè)索引表，用于索引指定的列，然而當(dāng)你對(duì)已建立索引的列進(jìn)行插入或修改時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)則需要對(duì)原來(lái)的索引表進(jìn)行重新排序，重新排序的過(guò)程非常消耗性能，但應(yīng)對(duì)少量的索引壓力并不是很大，但如果索引的數(shù)量較多的話對(duì)于性能的影響可想而知。所以在創(chuàng)建索引時(shí)需要謹(jǐn)慎建立索引，要把每個(gè)索引的功能都要發(fā)揮到極致，也就是說(shuō)在可以滿足索引需求的情況下，索引的數(shù)量越少越好。

1> 隱式索引

//建立復(fù)合索引
db.test.ensureIndex({"age": 1,"no": 1,"name": 1 })

我們?cè)诓樵儠r(shí)可以迅速的將age,no字段進(jìn)行排序，隱式索引指的是如果我們想要排序的字段包含在已建立的復(fù)合索引中則無(wú)需重復(fù)建立索引。

db.test.find().sort("age": 1,"no": 1)
db.test.find().sort("age": 1)

如以上兩個(gè)排序查詢，均可使用上面的復(fù)合索引，而不需要重新建立索引。

2> . 翻轉(zhuǎn)索引

//建立復(fù)合索引
db.test.ensureIndex({"age": 1})

翻轉(zhuǎn)索引很好理解，就是我們?cè)谂判虿樵儠r(shí)無(wú)需考慮索引列的方向，例如這個(gè)例子中我們?cè)诓樵儠r(shí)可以將排序條件寫(xiě)為"{‘age’: 0}"，依舊不會(huì)影響性能。

2. 索引列顆粒越小越好

什么叫顆粒越小越好？在索引列中每個(gè)數(shù)據(jù)的重復(fù)數(shù)量稱(chēng)為顆粒，也叫作索引的基數(shù)。如果數(shù)據(jù)的顆粒過(guò)大，索引就無(wú)法發(fā)揮該有的性能。例如，我們擁有一個(gè)"age"列索引，如果在"age"列中，20歲占了50%，如果現(xiàn)在要查詢一個(gè)20歲，名叫"Tom"的人，我們則需要在表的50%的數(shù)據(jù)中查詢，索引的作用大大降低。所以，我們?cè)诮⑺饕龝r(shí)要盡量將數(shù)據(jù)顆粒小的列放在索引左側(cè)，以保證索引發(fā)揮最大的作用。

6. MongoDB應(yīng)用之使用log4j實(shí)現(xiàn)http請(qǐng)求日志入mongodb

思路及解決方案：

第一步：通過(guò)aop去切web層的controller實(shí)現(xiàn)，獲取每個(gè)http的內(nèi)容并通過(guò)log4j將日志內(nèi)容寫(xiě)到應(yīng)用服務(wù)器的文件系統(tǒng)中。缺點(diǎn)是我們?cè)诩褐胁渴饝?yīng)用之后，應(yīng)用請(qǐng)求的日志被分散記錄在了不同應(yīng)用服務(wù)器的文件系統(tǒng)上，這樣分散的存儲(chǔ)并不利于我們對(duì)日志內(nèi)容的檢索。

第二步：

log4j提供的輸出器實(shí)現(xiàn)自Appender接口，要自定義appender輸出到MongoDB，只需要繼承AppenderSkeleton類(lèi)，實(shí)現(xiàn)其中append()、close()、requiresLayout()等方法

重寫(xiě)append函數(shù)要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容是：

• 根據(jù)log4j.properties中的配置創(chuàng)建mongodb連接
• LoggingEvent提供getMessage()函數(shù)來(lái)獲取日志消息
• 往配置的記錄日志的collection中插入日志消息
  重寫(xiě)close函數(shù)：關(guān)閉mongodb的

到此這篇關(guān)于SpringBoot 基于 MongoTemplate 的工具類(lèi)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)SpringBoot  MongoTemplate工具類(lèi)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！