初识 MongoDB 和 .NET Core 入门

内容纲要

昨天搭建完毕 MongoDB 集群 后,开始计划了解 MongoDB ,并引入使用场景,这里介绍一下学习过程中的一些笔记,帮助读者快速了解 MongoDB 并使用 C# 对其进行编码。

浅入 MongoDB

MonogoDB 是什么

MongoDB 是 NoSQL 型数据库,主要特征是存储结构化数据,MongoDB 是基于分布式文件存储的开源数据库系统。

结构化数据

以往我们使用 Mysql、SqlServer 等数据库,数据都是一条条的。MongoDB 的结构化数据正是区别于这种列-行式的数据。

结构化数据具有层级关系:

例如:

{
     name: "MongoDB",
     type: "database",
     count: 1,
     info: {
         x: 203,
         y: 102
     }
}

《初识 MongoDB 和 .NET Core 入门》

MongoDB 与关系型数据库

由于 MongoDB 中,没有表、行、列,因此初学 MongoDB 时可能会有困扰,这里给出一些 MongoDB 与 普通SQL数据库对应的术语。

SQL术语/概念 MongoDB术语/概念 解释/说明
database database 数据库
table collection 数据库表/集合
row document 数据记录行/文档
column field 数据字段/域
index index 索引
table joins 非关系型数据库,表与表之间没关系
primary key primary key 主键,MongoDB自动将_id字段设置为主键

资料来源:https://www.runoob.com/mongodb/mongodb-databases-documents-collections.html

MongoDB 入门命令

使用 mongo 进入 MongoDB shell 后,可使用命令(相当于SQL)执行操作。

注: MongoDB 中,有一个自动的 _id 字段,此字段 MongoDB 自动设置为主键并自动生成值。

显示所有数据库(包含系统数据库):

show dbs

当前正在操作的数据库或集合:

db

连接到指定数据库:

use {数据库名称}

显示所有集合:

show collections
# 或
show tables

查看集合中的所有文档:

# MyCollection 是集合名称
db.getCollection("MyCollection").find()
db.getCollection("MyCollection").find().limit(1000).skip(0)

可能你不信,笔者百度了很久,第一页没找到一篇合适的友好的 "mongoDB 查看集合中的所有文档",特别是 CSDN 的垃圾文真的多。建议别瞎折腾了,去下一个 Navicat Premium,操作的时候,底部会提示所用的命令。

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另外 MongoDB 有很多实用工具:https://docs.mongodb.com/tools/

文档

MongoDB 中的文档(Document)即关系型数据库中的一条记录(row)、一行数据。

但, MongoDB 中,一个集合(Collection-Table)中,是不需要具有相同字段的。例如:

A 文档:

{
     name: "MongoDB",
     type: "database",
     count: 1,
     info: {
         x: 203,
         y: 102
     }
}

B 文档:

{
     name: "MongoDB",
     typeName: "database",
     dataCount: 1,
     dataInfo: {
         m: 203,
         n: 102
     }
}

.NET Core 示例

我们从一个基础模板开始。

创建一个控制台程序,打开 Nuget 搜索并安装 MongoDB.Driver

            var client = new MongoClient("mongodb://{MongoDB}:27017");
            IMongoDatabase database = client.GetDatabase("Test");

集合

可以通过 CreateCollection()CreateCollectionAsync() 创建一个集合,跟普通数据库不同的是,创建集合时是不需要指定结构的,只需要指定名称即可:

await database.CreateCollectionAsync("Test");

获取集合

GetCollection() 函数可以让我们获取到集合,如果集合不存在,则会自动创建。

IMongoCollection<TDocument> GetCollection<TDocument>()

由于同一个集合可以有不同字段和字段类型的文档,因此几个文档如果有所差别,是很难统一起来的,例如:

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(N/A) 代表此文档没有这个字段;如果一个文档有 10 个字段,另一个文档有 8 个字段,但是两者的字段完全不同时,要合并起来来,就有 18 个字段了。很明显,不应该汇集在一起,而是应该使用强类型对其 ”归档“ 。

创建两个类,分别为 Test1,Test2,其内容如下:

    public class Test1
    {
        public string Name { get; set; }
    }

    public class Test2
    {
        public string DataType { get; set; }
    }

以两种文档类型获取集合:

            var collection1 = database.GetCollection<Test1>("Test");
            var collection2 = database.GetCollection<Test2>("Test");

这个获取集合的意思是,获取此集合中这类格式的文档的操作能力。

往集合中插入数据:

            collection1.InsertOne(new Test1 { Name = "Test1" });
            collection2.InsertOne(new Test2 { DataType = "Test2" });
            // await collection.InsertOneAsync(object);

启动,查看结果。

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InsertMany() 可以插入批量数据:

            Test1[] datas = new Test1[]
            {
                new Test1 { Name = "Test1" }
            };
            collection1.InsertMany(datas);

统计数量

获取集合中所有的文档数:

collection1.CountDocuments(new BsonDocument())
// await collection1.CountDocumentsAsync(new BsonDocument());

任意一个文档集合对象,使用 CountDocuments(new BsonDocument()) 都是获得此集合的所有文档数,而不是此类型的文档数。例如:

            var collection1 = database.GetCollection<Test1>("Test");
            collection1.CountDocuments(new BsonDocument())

获取的并不是 Test1 类型的文档数量,而是整个集合所有文档的数量。

原因是,CountDocuments() 是一个过滤器函数,可以使用指定条件来筛选符合条件的文档的数量。指定条件后面会介绍。

查询

MongoDB 的查询并不像 LInq 中的表达式,基础了 IEnumerableIEnumerable<T> 接口,因此驱动没有 WhereSelect 这种表达式的查询方法。

Find() 函数是查询函数,里面可以添加丰富的表达式,来筛选文档,当数据加载到本地内存后,即可使用丰富的表达式。

BsonDocument 是一个类型,代表了要查询的文档筛选条件,如果 BsonDocument 对象没有添加任何属性,则代码没有筛选参数,则默认所有文档都符号条件。

我们把 Test1 和 Test2 类型,都加上一个属性:

        public ObjectId _id { get; set; }

不然会报格式化错误:System.FormatException

如何序列化文档

document 是文档对象, JsonSerializer 是 System.Text.Json 的静态类。

Console.WriteLine(JsonSerializer.Serialize(document));

查询第一条记录

var document = collection1.Find(new BsonDocument()).FirstOrDefault();

不加条件可能导致的问题

以下代码会导致程序报错:

            var documents = await collection1.Find(new BsonDocument()).ToListAsync();
            foreach(var item in documents)
            {
                Console.WriteLine(JsonSerializer.Serialize(item));
            }

因为 collection1 是标记为 Test1 的文档集合;但是 .Find(new BsonDocument()) 是查询集合中的所有文档,因此获取到 Test2。

但是 Test2 是不能转为 Test1 的,因此,会导致程序报错。

查看所有文档

var documents = collection1.Find(new BsonDocument()).ToList();
var documents = await collection1.Find(new BsonDocument()).ToListAsync();

前面已经说过,如果集合中存在其它格式的文档,获取全部文档时,因为 Test2 跟 Test1 没任何关系,会导致 MongoDB.Driver 报错。

如果文档数量比较大,要使用异步的 ForEachAsync() 查询,其原理是 回调。

            List<Test1> tests = new List<Test1>();
            Action<Test1> action = item =>
            {
                tests.Add(item);
                Console.WriteLine(JsonSerializer.Serialize(item));
            };

            await collection1.Find(new BsonDocument()).ForEachAsync(action);

查询结束

使用 Find() 以及后续函数查询后,要结束查询(延迟加载),可以使用 ToCursor() 函数结束,程序会立即开始查询并将数据返回内存。

转换查询

使用 ToEnumerable() 可以使用 Linq 来查询文档。

var list = collection1.Find(new BsonDocument()).ToCursor().ToEnumerable();

过滤器

前面我们查询的时候都使用 .Find(new BsonDocument())BsonDocument 是过滤器对象,里面存储了过滤的规则,但是我们不能直接设置 new BsonDocument() 中的属性,而是使用构建器FilterDefinitionBuilder对象,而此对象可以通过 MongoDB.Driver.Builders<TDocument>.Filter 创建 。

假设有以下数据集(文档):

5f8bdf88e63d14cb5f01dd85    小明  19
5f8bdf88e63d14cb5f01dd86    小红  20
5f8bdf88e63d14cb5f01dd87    小张  16
5f8bdf88e63d14cb5f01dd88    小小  17

# -----插入数据的代码-----
    public class Test
    {
        public ObjectId _id { get; set; }
        public string Name { get; set; }
        public int Age { get; set; }
    }

            var datas = new Test[]
            {
                new Test{ Name="小明",Age=19},
                new Test{ Name="小红",Age=20},
                new Test{ Name="小张",Age=16},
                new Test{ Name="小小",Age=17}
            };

            collection.InsertMany(datas);

使用构建器:

FilterDefinition<Test> filter = Builders<Test>.Filter

查询 Age 大于 18 的文档:

FilterDefinition<Test> filter = filterBuilder.Where(item => item.Age >= 18);

获取结果:

Test[] documents = collection.Find(filter).ToEnumerable<Test>().ToArray();

过滤器还有 Gt()In()Lte() 等非 Linq 的函数,需要查看文档学习。

Builders<TDocument>

Builders<TDocument> 除了能够生成过滤构建器,还有其它几种构建器:

        // 条件过滤
        public static FilterDefinitionBuilder<TDocument> Filter { get; }

        // 索引过滤
        public static IndexKeysDefinitionBuilder<TDocument> IndexKeys { get; }

        // 映射器,相当于使用 Linq 的 .Select() 查询自己只需要的字段
        public static ProjectionDefinitionBuilder<TDocument> Projection { get; }

        // 排序,创建排序规则,如工具年龄排序
        public static SortDefinitionBuilder<TDocument> Sort { get; }

        // 更新,更新某些字段的值等
        public static UpdateDefinitionBuilder<TDocument> Update { get; }

详细请参考 https://mongodb.github.io/mongo-csharp-driver/2.10/reference/driver/definitions/#projections

名称映射

由于 MongoDB 区分字段的大小写,文档的字段一般使用驼峰命名法,首字母小写,而 C# 字段属性首字母是 大小开头的,因此需要不同名称对应起来。

可以使用 BsonElement 特性来设置映射的名称。

class Person
{
    [BsonElement("fn")]
    public string FirstName { get; set; }

    [BsonElement("ln")]
    public string LastName { get; set; }
}

以上就是 MongoDB 的初入门知识,但是使用了 MongoDB 有什么好处?可以参考阿里云的这篇文章:https://developer.aliyun.com/article/64352

整理场景如下:

  • 存储应用程序日志。日志结构化,查找方便,可以导出其它格式和二次利用。

  • 增加字段不需要改动表结构,灵活变更。

  • 支持 json 格式导入;类似 json 的数据结构;能够很容易还原对象的属性,一次性存储数据;如果使用传统数据库,则需要建立多个表并设置主键外界关系。

  • 集群。分布式集群海量数据,容易拓展;故障转移保证服务可用;

  • 解决分布式文件存储需求。

  • 索引方式灵活。

  • … …

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