初识 MongoDB 和 .NET Core 入门

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：

代码语言：javascript复制

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

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)：

代码语言：javascript复制

show dbs

当前正在操作的数据库或集合：

代码语言：javascript复制

db

连接到指定数据库：

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use {数据库名称}

显示所有集合：

代码语言：javascript复制

show collections
# 或
show tables

查看集合中的所有文档：

代码语言：javascript复制

# 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。

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：

代码语言：javascript复制

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

B 文档：

代码语言：javascript复制

{
     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。

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

集合

可以通过 CreateCollection() 或 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：

代码语言：javascript复制

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。

代码语言：javascript复制

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：

(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：

代码语言：javascript复制

    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：

代码语言：javascript复制

            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：

代码语言：javascript复制

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

启动，查看结果。

InsertMany() 可以插入批量数据：

代码语言：javascript复制

            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：

代码语言：javascript复制

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：

代码语言：javascript复制

            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 IEnumerable或 IEnumerable<T> 接口，因此驱动没有 Where、Select 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：

代码语言：javascript复制

        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。

代码语言：javascript复制

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

查询第一条记录

代码语言：javascript复制

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：

代码语言：javascript复制

            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

代码语言：javascript复制

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。

代码语言：javascript复制

            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。

代码语言：javascript复制

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)：

代码语言：javascript复制

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：

代码语言：javascript复制

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

查询 Age 大于 18 的文档：

代码语言：javascript复制

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

获取结果：

代码语言：javascript复制

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：

代码语言：javascript复制

		// 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。

代码语言：javascript复制

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？

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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