爬蟲之MongoDB

来源:https://www.cnblogs.com/mengqingjian/archive/2018/01/19/8318619.html
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一、簡介 MongoDB是一款強大、靈活、且易於擴展的通用型資料庫 1、易用性 2、易擴展性 3、豐富的功能 4、卓越的性能 二、MongoDB基礎 a、文檔是MongoDB的核心概念。文檔就是鍵值對的一個有序集{'msg':'hello','foo':3}。類似於python中的有序字典 b、集合 ...


一、簡介

MongoDB是一款強大、靈活、且易於擴展的通用型資料庫

1、易用性

MongoDB是一個面向文檔（document-oriented）的資料庫，而不是關係型資料庫。
不採用關係型主要是為了獲得更好得擴展性。當然還有一些其他好處，與關係資料庫相比，面向文檔的資料庫不再有“行“（row）的概念取而代之的是更為靈活的“文檔”（document）模型。
通過在文檔中嵌入文檔和數組，面向文檔的方法能夠僅使用一條記錄來表現複雜的層級關係，這與現代的面向對象語言的開發者對數據的看法一致。
另外，不再有預定義模式（predefined schema）：文檔的鍵（key）和值（value）不再是固定的類型和大小。由於沒有固定的模式，根據需要添加或刪除欄位變得更容易了。通常由於開發者能夠進行快速迭代，所以開發進程得以加快。而且，實驗更容易進行。開發者能嘗試大量的數據模型，從中選一個最好的。

2、易擴展性

應用程式數據集的大小正在以不可思議的速度增長。隨著可用帶寬的增長和存儲器價格的下降，即使是一個小規模的應用程式，需要存儲的數據量也可能大的驚人，甚至超出
了很多資料庫的處理能力。過去非常罕見的T級數據，現在已經是司空見慣了。
由於需要存儲的數據量不斷增長，開發者面臨一個問題：應該如何擴展資料庫，分為縱向擴展和橫向擴展，縱向擴展是最省力的做法，但缺點是大型機一般都非常貴，而且
當數據量達到機器的物理極限時，花再多的錢也買不到更強的機器了，此時選擇橫向擴展更為合適，但橫向擴展帶來的另外一個問題就是需要管理的機器太多。
MongoDB的設計採用橫向擴展。面向文檔的數據模型使它能很容易地在多台伺服器之間進行數據分割。MongoDB能夠自動處理跨集群的數據和負載，自動重新分配文檔，以及將
用戶的請求路由到正確的機器上。這樣，開發者能夠集中精力編寫應用程式，而不需要考慮如何擴展的問題。如果一個集群需要更大的容量，只需要向集群添加新伺服器，MongoDB就會自動將現有的數據向新伺服器傳送

3、豐富的功能

MongoDB作為一款通用型資料庫，除了能夠創建、讀取、更新和刪除數據之外，還提供了一系列不斷擴展的獨特功能
#1、索引
支持通用二級索引，允許多種快速查詢，且提供唯一索引、複合索引、地理空間索引、全文索引

#2、聚合
支持聚合管道，用戶能通過簡單的片段創建複雜的集合，並通過資料庫自動優化

#3、特殊的集合類型
支持存在時間有限的集合，適用於那些將在某個時刻過期的數據，如會話session。類似地，MongoDB也支持固定大小的集合，用於保存近期數據，如日誌

#4、文件存儲
支持一種非常易用的協議，用於存儲大文件和文件元數據。MongoDB並不具備一些在關係型資料庫中很普遍的功能，如鏈接join和複雜的多行事務。省略
這些的功能是處於架構上的考慮，或者說為了得到更好的擴展性，因為在分散式系統中這兩個功能難以高效地實現

4、卓越的性能

MongoDB的一個主要目標是提供卓越的性能，這很大程度上決定了MongoDB的設計。MongoDB把儘可能多的記憶體用作緩存cache，視圖為每次查詢自動選擇正確的索引。
總之各方面的設計都旨在保持它的高性能
雖然MongoDB非常強大並試圖保留關係型資料庫的很多特性，但它並不追求具備關係型資料庫的所有功能。只要有可能，資料庫伺服器就會將處理邏輯交給客戶端。這種精簡方式的設計是MongoDB能夠實現如此高性能的原因之一

二、MongoDB基礎

a、文檔是MongoDB的核心概念。文檔就是鍵值對的一個有序集{'msg':'hello','foo':3}。類似於python中的有序字典

需要註意的是：
#1、文檔中的鍵/值對是有序的。
#2、文檔中的值不僅可以是在雙引號裡面的字元串，還可以是其他幾種數據類型（甚至可以是整個嵌入的文檔)。
#3、MongoDB區分類型和大小寫。
#4、MongoDB的文檔不能有重覆的鍵。
#5、文檔中的值可以是多種不同的數據類型，也可以是一個完整的內嵌文檔。文檔的鍵是字元串。除了少數例外情況，鍵可以使用任意UTF-8字元。

文檔鍵命名規範：
#1、鍵不能含有\0 (空字元)。這個字元用來表示鍵的結尾。
#2、.和$有特別的意義，只有在特定環境下才能使用。
#3、以下劃線"_"開頭的鍵是保留的(不是嚴格要求的)。

b、集合就是一組文檔。如果將MongoDB中的一個文檔比喻為關係型數據的一行，那麼一個集合就是相當於一張表

#1、集合存在於資料庫中，通常情況下為了方便管理，不同格式和類型的數據應該插入到不同的集合，但其實集合沒有固定的結構，這意味著我們完全可以把不同格式和類型的數據統統插入一個集合中。

#2、組織子集合的方式就是使用“.”，分隔不同命名空間的子集合。
比如一個具有博客功能的應用可能包含兩個集合，分別是blog.posts和blog.authors，這是為了使組織結構更清晰，這裡的blog集合（這個集合甚至不需要存在）跟它的兩個子集合沒有任何關係。
在MongoDB中，使用子集合來組織數據非常高效，值得推薦

#3、當第一個文檔插入時，集合就會被創建。合法的集合名：
集合名不能是空字元串""。
集合名不能含有\0字元（空字元)，這個字元表示集合名的結尾。
集合名不能以"system."開頭，這是為系統集合保留的首碼。
用戶創建的集合名字不能含有保留字元。有些驅動程式的確支持在集合名裡面包含，這是因為某些系統生成的集合中包含該字元。除非你要訪問這種系統創建的集合，否則千萬不要在名字里出現$。

c、資料庫：在MongoDB中，多個文檔組成集合，多個集合可以組成資料庫

 

資料庫也通過名字來標識。資料庫名可以是滿足以下條件的任意UTF-8字元串：
#1、不能是空字元串（"")。
#2、不得含有' '（空格)、.、$、/、\和\0 (空字元)。
#3、應全部小寫。
#4、最多64位元組。

有一些資料庫名是保留的，可以直接訪問這些有特殊作用的資料庫。
#1、admin： 從身份認證的角度講，這是“root”資料庫，如果將一個用戶添加到admin資料庫，這個用戶將自動獲得所有資料庫的許可權。再者，一些特定的伺服器端命令也只能從admin資料庫運行，如列出所有資料庫或關閉伺服器
#2、local: 這個資料庫永遠都不可以複製，且一臺伺服器上的所有本地集合都可以存儲在這個資料庫中
#3、config: MongoDB用於分片設置時，分片信息會存儲在config資料庫中

 

d、強調：把資料庫名添加到集合名前，得到集合的完全限定名，即命名空間

例如：
如果要使用cms資料庫中的blog.posts集合，這個集合的命名空間就是
cmd.blog.posts。命名空間的長度不得超過121個位元組，且在實際使用中應該小於100個位元組

三、安裝

a、安裝

#1、安裝路徑為D:\MongoDB，將D:\MongoDB\bin目錄加入環境變數

#2、新建目錄與文件
D:\MongoDB\data\db
D:\MongoDB\log\mongod.log

#3、新建配置文件mongod.cfg,參考：https://docs.mongodb.com/manual/reference/configuration-options/
systemLog:
   destination: file
   path: "D:\MongoDB\log\mongod.log"
   logAppend: true
storage:
   journal:
      enabled: true
   dbPath: "D:\MongoDB\data\db"
net:
   bindIp: 0.0.0.0
   port: 27017
setParameter:
   enableLocalhostAuthBypass: false
    
#4、製作系統服務
mongod --config "D:\MongoDB\mongod.cfg" --bind_ip 0.0.0.0 --install
或者直接在命令行指定配置
mongod --bind_ip 0.0.0.0 --port 27017 --logpath D:\MongoDB\log\mongod.log --logappend --dbpath D:\MongoDB\data\db  --serviceName "MongoDB" --serviceDisplayName "MongoDB"  --install


#5、啟動\關閉
net start MongoDB
net stop MongoDB

#6、登錄
mongo

鏈接：http://www.runoob.com/mongodb/mongodb-window-install.html

安裝配置
安裝

b、賬號管理

#賬號管理：https://docs.mongodb.com/master/tutorial/enable-authentication/
#1、創建賬號
use admin
db.createUser(
  {
    user: "root",
    pwd: "123",
    roles: [ { role: "root", db: "admin" } ]
  }
)

use test
db.createUser(
  {
    user: "egon",
    pwd: "123",
    roles: [ { role: "readWrite", db: "test" },
             { role: "read", db: "db1" } ]
  }
)


#2、重啟資料庫
mongod --remove
mongod --config "C:\mongodb\mongod.cfg" --bind_ip 0.0.0.0 --install --auth

#3、登錄：註意使用雙引號而非單引號
mongo --port 27017 -u "root" -p "123" --authenticationDatabase "admin"

也可以在登錄之後用db.auth("賬號","密碼")登錄
mongo
use admin
db.auth("root","123")

#推薦博客:https://www.cnblogs.com/zhoujinyi/p/4610050.html
創建賬號密碼+開啟認證機制

c、命令行shell

#1、mongo 127.0.0.1:27017/config #連接到任何資料庫config

#2、mongo --nodb #不連接到任何資料庫

#3、啟動之後，在需要時運行new Mongo(hostname)命令就可以連接到想要的mongod了：
> conn=new Mongo('127.0.0.1:27017')
connection to 127.0.0.1:27017
> db=conn.getDB('admin')
admin

#4、help查看幫助

#5、mongo時一個簡化的JavaScript shell，是可以執行JavaScript腳本的

四、基本數據類型

1、在概念上，MongoDB的文檔與Javascript的對象相近，因而可以認為它類似於JSON。JSON（http://www.json.org）是一種簡單的數據表示方式：其規範僅用一段文字就能描述清楚（其官網證明瞭這點），且僅包含六種數據類型。

2、這樣有很多好處：易於理解、易於解析、易於記憶。然而從另一方面說，因為只有null、布爾、數字、字元串、數字和對象這幾種數據類型，所以JSON的表達能力有一定的局限。

3、雖然JSON具備的這些類型已經具有很強的表現力，但絕大數應用（尤其是在於資料庫打交道時）都還需要其他一些重要的類型。例如，JSON沒有日期類型，這使得原本容易日期處理變得煩人。另外，JSON只有一種數字類型，無法區分浮點數和整數，更別區分32位和64位了。再者JSON無法表示其他一些通用類型，如正則表達式或函數。

4、MongoDB在保留了JSON基本鍵/值對特性的基礎上，添加了其他一些數據類型。在不同的編程語言下，這些類型的確切表示有些許差異。下麵說明瞭MongoDB支持的其他通用類型，以及如何正在文檔中使用它們

#1、null：用於表示空或不存在的欄位
d={'x':null}
#2、布爾型：true和false
d={'x':true,'y':false}
#3、數值
d={'x':3,'y':3.1415926}
#4、字元串
d={'x':'egon'}
#5、日期
d={'x':new Date()}
d.x.getHours()
#6、正則表達式
d={'pattern':/^egon.*?nb$/i}

正則寫在／／內，後面的i代表:
i 忽略大小寫
m 多行匹配模式
x 忽略非轉義的空白字元
s 單行匹配模式

#7、數組
d={'x':[1,'a','v']}

#8、內嵌文檔
user={'name':'egon','addr':{'country':'China','city':'YT'}}
user.addr.country

#9、對象id:是一個12位元組的ID,是文檔的唯一標識，不可變
d={'x':ObjectId()}
View Code

5、_id和ObjectId

MongoDB中存儲的文檔必須有一個"_id"鍵。這個鍵的值可以是任意類型，預設是個ObjectId對象。
在一個集合里，每個文檔都有唯一的“_id”,確保集合里每個文檔都能被唯一標識。
不同集合"_id"的值可以重覆，但同一集合內"_id"的值必須唯一

#1、ObjectId
ObjectId是"_id"的預設類型。因為設計MongoDb的初衷就是用作分散式資料庫，所以能夠在分片環境中生成
唯一的標識符非常重要，而常規的做法：在多個伺服器上同步自動增加主鍵既費時又費力，這就是MongoDB採用
ObjectId的原因。
ObjectId採用12位元組的存儲空間，是一個由24個十六進位數字組成的字元串
    0|1|2|3|   4|5|6|     7|8    9|10|11    
    時間戳      機器      PID    計數器
如果快速創建多個ObjectId，會發現每次只有最後幾位有變化。另外，中間的幾位數字也會變化（要是在創建過程中停頓幾秒）。
這是ObjectId的創建方式導致的，如上圖

時間戳單位為秒，與隨後5個位元組組合起來，提供了秒級的唯一性。這個4個位元組隱藏了文檔的創建時間，絕大多數驅動程式都會提供
一個方法，用於從ObjectId中獲取這些信息。

因為使用的是當前時間，很多用戶擔心要對伺服器進行時鐘同步。其實沒必要，因為時間戳的實際值並不重要，只要它總是不停增加就好。
接下來3個位元組是所在主機的唯一標識符。通常是機器主機名的散列值。這樣就可以保證不同主機生成不同的ObjectId，不產生衝突

接下來連個位元組確保了在同一臺機器上併發的多個進程產生的ObjectId是唯一的

前9個位元組確保了同一秒鐘不同機器不同進程產生的ObjectId是唯一的。最後3個位元組是一個自動增加的 計數器。確保相同進程的同一秒產生的
ObjectId也是不一樣的。

#2、自動生成_id
如果插入文檔時沒有"_id"鍵，系統會自幫你創建 一個。可以由MongoDb伺服器來做這件事。
但通常會在客戶端由驅動程式完成。這一做法非常好地體現了MongoDb的哲學：能交給客戶端驅動程式來做的事情就不要交給伺服器來做。
這種理念背後的原因是：即便是像MongoDB這樣擴展性非常好的資料庫，擴展應用層也要比擴展資料庫層容易的多。將工作交給客戶端做就
減輕了資料庫擴展的負擔。
View Code

五、CRUD操作

1、資料庫操作

#1、增
use config #如果資料庫不存在，則創建資料庫，否則切換到指定資料庫。

#2、查
show dbs #查看所有
可以看到，我們剛創建的資料庫config並不在資料庫的列表中， 要顯示它，我們需要向config資料庫插入一些數據。
db.table1.insert({'a':1})

#3、刪
use config #先切換到要刪的庫下
db.dropDatabase() #刪除當前庫

2、集合操作

#1、增
當第一個文檔插入時，集合就會被創建
> use database1
switched to db database1
> db.table1.insert({'a':1})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> db.table2.insert({'b':2})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })

#2、查
> show tables
table1
table2

#3、刪
> db.table1.drop()
true
> show tables
table2

3、文檔操作

增

#1、沒有指定_id則預設ObjectId,_id不能重覆，且在插入後不可變

#2、插入單條
user0={
    "name":"egon",
    "age":10,
    'hobbies':['music','read','dancing'],
    'addr':{
        'country':'China',
        'city':'BJ'
    }
}

db.test.insert(user0)
db.test.find()

#3、插入多條
user1={
    "_id":1,
    "name":"alex",
    "age":10,
    'hobbies':['music','read','dancing'],
    'addr':{
        'country':'China',
        'city':'weifang'
    }
}

user2={
    "_id":2,
    "name":"wupeiqi",
    "age":20,
    'hobbies':['music','read','run'],
    'addr':{
        'country':'China',
        'city':'hebei'
    }
}


user3={
    "_id":3,
    "name":"yuanhao",
    "age":30,
    'hobbies':['music','drink'],
    'addr':{
        'country':'China',
        'city':'heibei'
    }
}

user4={
    "_id":4,
    "name":"jingliyang",
    "age":40,
    'hobbies':['music','read','dancing','tea'],
    'addr':{
        'country':'China',
        'city':'BJ'
    }
}

user5={
    "_id":5,
    "name":"jinxin",
    "age":50,
    'hobbies':['music','read',],
    'addr':{
        'country':'China',
        'city':'henan'
    }
}
db.user.insertMany([user1,user2,user3,user4,user5])
單條插入與多條插入

查

# SQL：=,!=,>,<,>=,<=
# MongoDB：{key:value}代表什麼等於什麼,"$ne","$gt","$lt","gte","lte",其中"$ne"能用於所有數據類型

#1、select * from db1.user where name = "alex";
db.user.find({'name':'alex'})

#2、select * from db1.user where name != "alex";
db.user.find({'name':{"$ne":'alex'}})

#3、select * from db1.user where id > 2;
db.user.find({'_id':{'$gt':2}})

#4、select * from db1.user where id < 3;
db.user.find({'_id':{'$lt':3}})

#5、select * from db1.user where id >= 2;
db.user.find({"_id":{"$gte":2,}})

#6、select * from db1.user where id <= 2;
db.user.find({"_id":{"$lte":2}})

比較運算
比較運算 
複製代碼
# SQL：and，or，not
# MongoDB：字典中逗號分隔的多個條件是and關係，"$or"的條件放到[]內,"$not"

#1、select * from db1.user where id >= 2 and id < 4;
db.user.find({'_id':{"$gte":2,"$lt":4}})

#2、select * from db1.user where id >= 2 and age < 40;
db.user.find({"_id":{"$gte":2},"age":{"$lt":40}})

#3、select * from db1.user where id >= 5 or name = "alex";
db.user.find({
    "$or":[
        {'_id':{"$gte":5}},
        {"name":"alex"}
        ]
})

#4、select * from db1.user where id % 2=1;
db.user.find({'_id':{"$mod":[2,1]}})

#5、上題，取反
db.user.find({'_id':{"$not":{"$mod":[2,1]}}})
邏輯運算 
# SQL：in，not in
# MongoDB："$in","$nin"

#1、select * from db1.user where age in (20,30,31);
db.user.find({"age":{"$in":[20,30,31]}})

#2、select * from db1.user where name not in ('alex','yuanhao');
db.user.find({"name":{"$nin":['alex','yuanhao']}})
成員運算 
# SQL: regexp 正則
# MongoDB: /正則表達/i

#1、select * from db1.user where name regexp '^j.*?(g|n)$';
db.user.find({'name':/^j.*?(g|n)$/i})
正則匹配 
#1、select name,age from db1.user where id=3;
db.user.find({'_id':3},{'_id':0,'name':1,'age':1})
去指定的欄位 
#1、查看有dancing愛好的人
db.user.find({'hobbies':'dancing'})

#2、查看既有dancing愛好又有tea愛好的人
db.user.find({
    'hobbies':{
        "$all":['dancing','tea']
        }
})

#3、查看第4個愛好為tea的人
db.user.find({"hobbies.3":'tea'})

#4、查看所有人最後兩個愛好
db.user.find({},{'hobbies':{"$slice":-2},"age":0,"_id":0,"name":0,"addr":0})

#5、查看所有人的第2個到第3個愛好
db.user.find({},{'hobbies':{"$slice":[1,2]},"age":0,"_id":0,"name":0,"addr":0})

> db.blog.find().pretty()
{
        "_id" : 1,
        "name" : "alex意外死亡的真相",
        "comments" : [
                {
                        "name" : "egon",
                        "content" : "alex是誰？？？",
                        "thumb" : 200
                },
                {
                        "name" : "wxx",
                        "content" : "我去，真的假的",
                        "thumb" : 300
                },
                {
                        "name" : "yxx",
                        "content" : "吃喝嫖賭抽，欠下兩個億",
                        "thumb" : 40
                },
                {
                        "name" : "egon",
                        "content" : "xxx",
                        "thumb" : 0
                }
        ]
}
db.blog.find({},{'comments':{"$slice":-2}}).pretty() #查詢最後兩個
db.blog.find({},{'comments':{"$slice":[1,2]}}).pretty() #查詢1到2
查詢數組
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