java连接MongoDB与MongoDB增删改查详解

1.MongoDB简介

1.1什么是MongoDB

MongoDB 是一个跨平台的，面向文档的数据库，是当前 NoSQL 数据库产品中最热门的一种。它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，最像关系数据库的产品。它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。
MongoDB 的官方网站地址是：http://www.mongodb.org/

1.2 MongoDB特点

MongoDB 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。它是一个面向集合的,模式自由的文档型数据库。
具体特点总结如下：
（1）面向集合存储，易于存储对象类型的数据
（2）模式自由
（3）支持动态查询
（4）支持完全索引，包含内部对象
（5）支持复制和故障恢复
（6）使用高效的二进制数据存储，包括大型对象（如视频等）
（7）自动处理碎片，以支持云计算层次的扩展性
（8）支持 Python，PHP，Ruby，Java，C，C#，Javascript，Perl 及 C++语言的驱动程序，社区中也提供了对 Erlang 及.NET 等平台的驱动程序
（9） 文件存储格式为 BSON（一种 JSON 的扩展）

1.3 MongoDB体系结构

MongoDB 的逻辑结构是一种层次结构。主要由：
文档(document)、集合(collection)、数据库(database)这三部分组成的。逻辑结构是面向用户
的，用户使用 MongoDB 开发应用程序使用的就是逻辑结构。
（1）MongoDB 的文档（document），相当于关系数据库中的一行记录。
（2）多个文档组成一个集合（collection），相当于关系数据库的表。
（3）多个集合（collection），逻辑上组织在一起，就是数据库（database）。
（4）一个 MongoDB 实例支持多个数据库（database）。
文档(document)、集合(collection)、数据库(database)的层次结构如下图:

下表是MongoDB与MySQL数据库逻辑结构概念的对比
MongoDb 关系型数据库Mysql
数据库(databases) 数据库(databases)
集合(collections) 表(table)
文档(document) 行(row)

2.安装与启动

2.1安装设置

双击“资源”中的“mongodb-win32-x86_64-2008plus-ssl-3.2.10-signed.msi”

按照提示步骤安装即可。安装完成后，软件会安装在C:\Program Files\MongoDB 目录中。

我们要启动的服务程序就是C:\Program Files\MongoDB\Server\3.2\bin目录下的mongod.exe，为了方便我们每次启动，我将C:\Program Files\MongoDB\Server\3.2\bin 设置到环境变量path中。

2.2启动服务

（1）首先打开命令提示符，创建一个用于存放数据的目录

（2）启动服务

dbpath参数用于指定数据存储目录

启动后效果如下：

我们在启动信息中可以看到，mongoDB的默认端口是27017

如果我们不想按照默认端口启动，可以通过–port 命令来修改端口

2.3登陆系统

我们另外打开命令提示符窗口，如果mongoDB是按默认的端口启动的，并且是部署在本机的。输入命令 mongo 即可登陆系统

从界面输出的信息我们可以得知，它默认连接的是test数据库

如果是要连接远程的mongoDB服务器 ，就输入命令

mongo 远程IP地址
如果远程的mongoDB服务端口不是默认的，需要输入命令

mongo 远程IP地址：端口

输入exit命令可退回到命令提示符

3.基本增删改查操作

3.1选择或创建数据库

使用use 数据库名称即可选择数据库，如果该数据库不存在会自动创建

3.2插入文档

文档相当于关系数据库中的记录
首先我们定义一个文档变量，格式为变量名称={}; 例如：

接下来就是将这个变量存入MongoDB
格式为：
db.集合名称.save(变量);
这里的集合就相当于关系数据库中的表。例如：

这样就在student集合中存入文档。如果这个student集合不存在，就会自动创建。
当然，你也可以不用定义变量，直接把变量值放入save方法中也是可以地。

为了方便后期测试，我们再多加点数据
db.student.save({name:”沙和尚”,sex:”男”,age:25,address:”流沙河路11号”});
db.student.save({name:”唐僧”,sex:”男”,age:35,address:”东土大唐”});
db.student.save({name:”白骨精”,sex:”女”,age:18,address:”白骨洞”});
db.student.save({name:”白龙马”,sex:”男”,age:20,address:”西海”});
db.student.save({name:”哪吒”,sex:”男”,age:15,address:”莲花湾小区”});

3.3查询集合

我们要查询某集合的所有文档，使用find()方法。语法格式为：
db.集合名称.find();
例如，我们要查询student集合中的所有文档：

这里你会发现每条文档会有一个叫_id的字段，这个相当于我们原来关系数据库中表的主键，当你在插入文档记录时没有指定该字段，MongDB会自动创建，其类型是ObjectID类型。
如果我们在插入文档记录时指定该字段也可以，其类型可以使ObjectID类型，也可以是MongoDB支持的任意类型. 例如：

我们再次查询

如果我想按一定条件来查询，比如我想查询性别为“女”的记录，怎么办？很简单！
只要在find()中添加参数即可，参数也是json格式，如下：

为了避免游标可能带来的开销，MongoDB还提供了一个叫findOne()的方法，用来返回结果集的第一条记录。

性别为男的有很多条，这里只返回了第一条记录。
当我们需要返回查询结果的前几条记录时，可以使用limit方法，例如：

3.4修改文档

我们要想修改记录，可以使用update方法 .
例如：我向将姓名为孙悟空的学员文档中的age字段值改为31，执行下列语句，看会发生什么？

再次查询：

哦，悲剧了~~ 原来的孙悟空的文档只剩下_id 和age两个字段了。
那如何保留其它字段值呢？
我们需要使用MongoDB提供的修改器$set 来实现，请看下列代码。

再次查询，会发现“猪八戒”文档中原有的其它字段还保留下来，而更新age字段也成功了。

3.5删除文档

删除文档使用remove()方法，格式为：
db.集合名称.remove( 条件 );
请慎用remove({}), 它会一条不剩地把你的集合所有文档删的干干净净。
我们现在演示一下，删除name为“哪吒”的记录：

再次查询，会发现哪吒的文档不见了。

4.高级查询

4.1模糊查询

MongoDB的模糊查询是通过正则表达式的方式实现的。格式为：
/模糊查询字符串/
例如，我要查询student集合中address字段中含有“洞”的所有文档，代码如下：

如果要查询name字段中以“白”开头的，代码如下：

4.2 Null值处理

如果我们想找出集合中某字段值为空的文档，如何查询呢？其实和我们之前的条件查询是一样的，条件值写为null就可以了。
我们现在集合中的文档都是没有空值的，为了方便测试，现在我们将数据做些修改：
将“唐僧”的address改为空

再次查询：

我们会发现不仅会显示“唐僧”这条文档，之前因为修改导致address字段丢失的那条记录也出现了。也就是说，这种查询会查询出该字段为null的以及不存在该字段的文档记录。

4.3大于小于

<, <=, >, >= 这个操作符也是很常用的，格式如下
db.collection.find({ “field” : { gt: value } } ); // 大于: field > value  
db.collection.find({ “field” : {lt: value } } ); // 小于: field < value
db.collection.find({ “field” : { gte: value } } ); // 大于等于: field >= value  
db.collection.find({ “field” : {lte: value } } ); // 小于等于: field <= value

示例：查询年龄大于等于20岁的学员记录

4.4不等于

不等于使用$ne操作符。
示例：查询sex字段不为“男”的文档

4.5判断字段是否存在

判断字段是否存在使用$exists操作符。
示例：查询所有含有address字符的文档。

示例：查询所有不含有address字符的文档。

4.6包含与不包含

包含使用$in操作符。
示例：查询student集合中age字段包含20,25,30的文档

示例：查询student集合中age字段不包含20,25,30的文档

4.7统计记录条数

统计记录条件使用count()方法。
示例：查询student集合的文档条数。

示例：查询student集合中age字段小于等于20的文档条数。

4.8 条件连接–并且

我们如果需要查询同时满足两个以上条件，需要使用and操作符将条件进行关联。（相当于SQL的and）格式为：and:[ { },{ },{ } ]
示例：查询student集合中age大于等于20 并且age小于30的文档

4.9 条件连接–或者

如果两个以上条件之间是或者的关系，我们使用or操作符进行关联，与前面and的使用方式相同
格式为：$or:[ { },{ },{ } ]
示例：查询student集合中sex为女，或者年龄小于20的文档记录

5.java连接MongoDB

5.1查询文档

5.1.1查询全部记录

（1）创建maven工程mongoDBDemo ，引入依赖。
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.mongodb</groupId>
<artifactId>mongodb-driver</artifactId>
<version>3.4.1</version>
</dependency>
</dependencies>
（2）编写代码，遍历student集合所有数据：
MongoClient client=new MongoClient();//创建连接对象
MongoDatabase database = client.getDatabase("itcastdb");//获取数据库
MongoCollection<Document> collection = database.getCollection("student");//获取集合
FindIterable<Document> list = collection.find();//获取文档集合
for( Document doc: list){//遍历集合中的文档输出数据
System.out.println("name:"+ doc.getString("name") );
System.out.println("sex:"+ doc.getString("sex") );
System.out.println("age:"+ doc.getDouble("age") );//默认为浮点型
System.out.println("address:"+ doc.getString("address") );
System.out.println("--------------------------");
}
MongoDB的数字类型默认使用64位浮点型数值。{“x”：3.14}或{“x”：3}。对于整型值，可以使用NumberInt（4字节符号整数），{“x”:NumberInt(“3”)} 或NumberLong（8字节符号整数）{“x”:NumberLong(“3”)}

5.1.2匹配查询

MongoDB使用BasicDBObject类型封装查询条件，构造方法的参数为key 和value .

示例：查询student集合中name为猪八戒的文档

//构建查询条件
BasicDBObject bson=new BasicDBObject("name", "猪八戒");
FindIterable<Document> list = collection.find(bson);//获取文档集合
//....遍历集合

5.1.3模糊查询

构建模糊查询条件是通过正则表达式的方式来实现的
（1）完全匹配Pattern pattern = Pattern.compile(“^name”);（2）右匹配Patternpattern=Pattern.compile(“.∗name”);
（3）左匹配Pattern pattern = Pattern.compile(“^name.*$”);
（4）模糊匹配Pattern pattern = Pattern.compile(“^.name.$”);
示例：模糊查询student集合中address 中含有洞的文档记录
//模糊查询：like %洞%
Pattern queryPattern = Pattern.compile("^.*洞.*$");
BasicDBObject bson=new BasicDBObject("address", queryPattern);
FindIterable<Document> list = collection.find(bson);//获取文档集合
//....遍历集合

5.1.4大于小于

在MongoDB提示符下条件json字符串为{ age: { $lt :20 } } ，对应的java代码也是BasicDBObject 的嵌套。
示例：查询student集合中age小于20的文档记录
//查询年龄小于20的
BasicDBObject bson=new BasicDBObject("age", new BasicDBObject("$lt",20));
FindIterable<Document> list = collection.find(bson);//获取文档集
//....遍历集合

5.1.5条件连接–并且

示例：查询年龄大于等于20并且小于30的文档记录
//查询年龄大于等于20的
BasicDBObject bson1=new BasicDBObject("age", new BasicDBObject("$gte",20));
//查询年龄小于30的
BasicDBObject bson2=new BasicDBObject("age", new BasicDBObject("$lt",30));
//构建查询条件and
BasicDBObject bson=new BasicDBObject("$and", Arrays.asList(bson1,bson2) );

5.1.6条件连接–或者

示例：查询年龄小于等于20或者性别为女的文档记录
BasicDBObject bson1=new BasicDBObject("age", new BasicDBObject("$lte",20));
BasicDBObject bson2=new BasicDBObject("sex", "女");
//构建查询条件or
BasicDBObject bson=new BasicDBObject("$or", Arrays.asList( bson1, bson2 ) );

5.2增加文档

我们使用insertOne方法来插入文档。
示例：添加文档记录–名称：铁扇公主 性别:女 年龄：28 地址：芭蕉洞
//获取连接
MongoClient client=new MongoClient();
//得到数据库
MongoDatabase database = client.getDatabase("itcastdb");
//得到集合封装对象
MongoCollection<Document> collection = database.getCollection("student");
Map<String, Object> map=new HashMap();
map.put("name", "铁扇公主");
map.put("sex", "女");
map.put("age", 35.0);
map.put("address", "芭蕉洞");
Document doc=new Document(map);
collection.insertOne(doc);//插入一条记录
//collection.insertMany(documents);//一次性插入多条文档

5.3删除文档

示例：将名称为铁扇公主的文档删除
//获取连接
MongoClient client=new MongoClient();
//得到数据库
MongoDatabase database = client.getDatabase("itcastdb");
//得到集合封装对象
MongoCollection<Document> collection = database.getCollection("student");
BasicDBObject bson=new BasicDBObject("name", "铁扇公主");
collection.deleteOne(bson);//删除记录（符合条件的第一条记录）
//collection.deleteMany(bson);//删除符合条件的全部记录

5.4修改文档

示例：将红孩儿的地址修改为“南海”
//获取连接
MongoClient client=new MongoClient();
//得到数据库
MongoDatabase database = client.getDatabase("itcastdb");
//得到集合封装对象
MongoCollection<Document> collection = database.getCollection("student");

//修改的条件
BasicDBObject bson= new BasicDBObject("name", "红孩儿");
//修改后的值
BasicDBObject bson2 = new BasicDBObject("$set",new BasicDBObject("address", "南海"));
//参数1：修改条件 参数2：修改后的值
collection.updateOne(bson, bson2);
//collection.updateMany(filter, update);//修改符合条件的所有记录
updateMany方法用于修改符合条件的所有记录
updateOne方法用于修改符合条件的第一条记录

6.MongoDB连接池

6.1代码实现

MongoClient 被设计为线程安全的类，也就是我们在使用该类时不需要考虑并发的情况，这样我们可以考虑把MongoClient 做成一个静态变量，为所有线程公用，不必每次都销毁。这样可以极大提高执行效率。实际上，这是MongoDB提供的内置的连接池来实现的。
首先我们先创建一个“管理类”，相当于我们原来的BaseDao

package cn.itcast.demo;
import com.mongodb.MongoClient;
import com.mongodb.MongoClientOptions;
import com.mongodb.MongoClientOptions.Builder;
import com.mongodb.WriteConcern;
import com.mongodb.client.MongoDatabase;

public class MongoManager {

private static MongoClient mongoClient=null;//对mongoClient初始化private static void init(){     mongoClient=new MongoClient();  }public static MongoDatabase getDatabase(){    if(mongoClient==null){        init();    }       return mongoClient.getDatabase("itcastdb");}

}

然后我们创建一个StudentDao

package cn.itcast.demo;
import org.bson.Document;
import com.mongodb.client.MongoCollection;
import com.mongodb.client.MongoDatabase;
/**
* 学员数据访问层
* @author Administrator
*
*/
public class StudentDao {

public void save(String name,String sex,double age,String address){    MongoDatabase database = MongoManager.getDatabase();    MongoCollection<Document> collection = database.getCollection("student2");    Document docment=new Document();    docment.put("name", name);    docment.put("sex", sex);            docment.put("age", age);    docment.put("address", address);    collection.insertOne(docment);}   

}

我们现在做个测试，循环插入2万条数据，看看执行时间是多长时间

package cn.itcast.demo;
import java.util.Date;
public class TestPool {

public static void main(String[] args) {    long startTime = new Date().getTime();//开始时间    StudentDao studentDao=new StudentDao();    for(int i=0;i<20000;i++){        studentDao.save("测试"+i, "男", 25.0, "测试地址"+i);    }    long endTime = new Date().getTime();//完成时间    System.out.println("完成时间："+(endTime-startTime)+"毫秒");}

}

经过测试：所用毫秒数为3589

6.2参数设置

我们在刚才的代码基础上进行连接池参数的设置
修改MongoManager的init方法

//对mongoClient初始化
private static void init(){
//连接池选项
Builder builder = new MongoClientOptions.Builder();//选项构建者
builder.connectTimeout(5000);//设置连接超时时间
builder.socketTimeout(5000);//读取数据的超时时间
builder.connectionsPerHost(30);//每个地址最大请求数
builder.writeConcern(WriteConcern.NORMAL);//写入策略，仅抛出网络异常
MongoClientOptions options = builder.build();
mongoClient=new MongoClient("127.0.0.1",options);
}

再次进行测试：所用的毫秒1544

下面是写入策略。
WriteConcern.NONE:没有异常抛出
WriteConcern.NORMAL:仅抛出网络错误异常，没有服务器错误异常
WriteConcern.SAFE:抛出网络错误异常、服务器错误异常；并等待服务器完成写操作。
WriteConcern.MAJORITY: 抛出网络错误异常、服务器错误异常；并等待一个主服务器完成写操作。
WriteConcern.FSYNC_SAFE: 抛出网络错误异常、服务器错误异常；写操作等待服务器将数据刷新到磁盘。
WriteConcern.JOURNAL_SAFE:抛出网络错误异常、服务器错误异常；写操作等待服务器提交到磁盘的日志文件。
WriteConcern.REPLICAS_SAFE:抛出网络错误异常、服务器错误异常；等待至少2台服务器完成写操作。

7.综合案例-《网站点击日志分析组件》

7.1需求分析

《花生二手车》交易网站日访问IP高达2万+ ，每秒点击频率在2000次左右。为了能够对访问用户的行为做进一步的分析，产品部提出需求，用户每次点击浏览二手车都要记录该用户ID、访问IP、访问时间、点击车型、点击商品ID、价格等信息。

7.2数据库设计

浏览日志browseLog
字段名称 字段类型 字段含义
userid 字符 用户ID
ip 字符 访问IP
browseTime 时间 访问时间
model 字符 点击车型
goodsid 字符 点击商品ID
price 数值 价格
remark 字符 备注

7.3日志写入

（1）创建工程sitelog ，在pom.xml中引入依赖。
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.mongodb</groupId>
<artifactId>mongodb-driver</artifactId>
<version>3.4.1</version>
</dependency>
</dependencies>

（2）在src/main/resources 添加配置文件sitelog.properties
host=127.0.0.1
port=27017

这个配置文件用于配置主机地址和端口

（3）创建包com.huasheng.sitelog，建立Config 类，用于读取配置文件

package com.huasheng.sitelog;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.Properties;
/**
* 配置类
* @author Administrator
*
*/
public class Config {

static{             try {        Properties p=new Properties();        InputStream input=Config.class.getResourceAsStream("/sitelog.propertis");        p.load(input);        host=p.getProperty("host");        port=Integer.parseInt( p.getProperty("port"));        input.close();    } catch (IOException e) {        e.printStackTrace();    }//加载       }   private static String host;//主机地址private static int port;//端口public static String getHost() {    return host;}public static int getPort() {    return port;}   

}

（4）创建管理类

package com.huasheng.sitelog;

import com.mongodb.MongoClient;
import com.mongodb.MongoClientOptions;
import com.mongodb.MongoClientOptions.Builder;
import com.mongodb.ServerAddress;
import com.mongodb.WriteConcern;
import com.mongodb.client.MongoDatabase;

/**
* Mongo数据库连接管理类
* @author Administrator
*
*/
public class MongoManager {

private static MongoClient mongoClient=null;//初始化private static void  init(){    //创建一个选项构造器    Builder builder = new MongoClientOptions.Builder();    builder.connectTimeout(5000);//设置连接超时时间    builder.socketTimeout(5000);//读取数据的超时时间    builder.connectionsPerHost(30);//设置每个地址最大连接数    builder.writeConcern(WriteConcern.NORMAL);//设置写入策略  ,只有网络异常才会抛出    //得到选项封装    MongoClientOptions options = builder.build();           mongoClient=new MongoClient(new ServerAddress(Config.getHost(), Config.getPort()),options);     }public static MongoDatabase getDatabase(){    if(mongoClient==null){        init();    }           return mongoClient.getDatabase("itcastdb");}   

}

（5）日志工具类

package com.huasheng.sitelog;
import java.util.Map;
import org.bson.Document;
import com.mongodb.client.MongoCollection;
import com.mongodb.client.MongoDatabase;

/**
* 站点日志数据工具类
* @author Administrator
*
*/
public class SiteLogUtil {

/** * 写入日志 * @param logname 日志名称 * @param map 日志数据 */public static void save(String logname,Map<String, Object> map){    MongoDatabase database = MongoManager.getDatabase();    MongoCollection<Document> collection = database.getCollection(logname);    Document doc=new Document(map);         collection.insertOne(doc);}

}

（6）编写测试代码

Map map=new HashMap();
map.put("userid", "8888");
map.put("ip", "188.188.200.2");
map.put("browseTime", new Date());
map.put("model", "大众");
map.put("goodsid", "123123");
map.put("price", 15.3);
map.put("remark", "八成新，贱卖了");
SiteLogUtil.save("browseLog", map);//存入日志

7.4日志查询

7.4.1条件查询

（1）在SiteLogUtil类中添加方法

/**
* 按条件查询
* @param logName
* @param map
* @return
*/
public static FindIterable<Document> list(String logName,Map<String, Object> map){
MongoDatabase database = MongoManager.getDatabase();
MongoCollection<Document> collection = database.getCollection(logName);
BasicDBObject bson=new BasicDBObject(map);//构建查询条件
return collection.find(bson);
}`

（2）编写测试代码

Map<String, Object> map =new HashMap();
map.put("userid", "8888");
FindIterable<Document> list = SiteLogUtil.list("browseLog", map);
String json = JSON.serialize(list);
System.out.println(json);

7.4.2分页查询

（1）在SiteLogUtil类中添加方法

/**
* 分页查询日志
* @param logName 日志名称
* @param map 条件
* @param pageIndex 页码
* @param pageSize 页大小
* @return
*/
public static Map<String,Object> listPage(String logName,Map<String, Object> map,int pageIndex,int pageSize){
MongoDatabase database = MongoManager.getDatabase();
MongoCollection<Document> collection = database.getCollection(logName);
BasicDBObject bson=new BasicDBObject(map);//构建查询条件
FindIterable<Document> find = collection.find(bson);
int skip= (pageIndex-1)*pageSize;
find.skip( skip);//跳过记录数
find.limit(pageSize);//一页查询记录数
//{ total:x,rows:[] }
long count = collection.count(bson);
Map<String,Object> m=new HashMap();
m.put("total", count);
m.put("rows", find);
return m;
}

（2）添加测试数据
for(int i=0;i<1000;i++){

Map<String, Object> map=new HashMap();map.put("userid", "900"+i);//用户IDmap.put("ip", "121.211.112.212");map.put("browseTime", new Date());//浏览时间map.put("model", "大众"+i);//型号map.put("goodsid", "123456");//商品IDmap.put("price", 11.8);//价格map.put("remark", "八成新，快来买吧");SiteLogUtil.save("browseLog", map);

}

（3）编写测试代码：

Map<String, Object> map=new HashMap();
map.put("goodsid", "123456");
Map<String, Object> m = SiteLogUtil.listPage("browseLog", map, 2, 10);
String json = JSON.serialize(m);
System.out.println(json);

使用Maven 的package命令进行打包。
创建WEB工程，引入jar包，调用此方法即可实现日志查询。代码略。

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