MongoDB的安装配置及使用(WIndows/Java)

MongoDB的安装配置及使用(WIndows/Java)
Hi，I‘m Shendi

下面主要介绍使用 Windows安装 MongoDB 和使用 Java 操作
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MongoDB

MongoDB是一个基于分布式文件存储的数据库，由C++语言编写

MongoDB是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库的，它支持的数据结构非常松散，是类型JSON的BSON格式，因此可以存储比较复杂的数据类型

特点是高性能、易部署、易使用，存储数据非常方便

NoSQL(NoSQL = Not Only SQL )，意即"不仅仅是SQL"

下载

https://www.mongodb.com/try/download/community

我windows系统，选择的zip格式，解压缩后即可使用，如果是选择的msi，则直接双击运行安装即可

结构如下

可以先查阅README文件

其中 bin 目录下
- mongod.exe（数据库服务器）
- mongos.exe（分片）
- Install-Compass.ps1（PowerShell脚本，执行后会安装Mongo的图形化工具）
执行Install-Compass.ps1后会安装MongoDBCompass，安装目录为 C:\Users\Administrator\AppData\Local

刚运行可能需要选择是否更改策略，输入 y 更改即可

将 bin 目录配置到环境变量，后面可直接使用 mongod 命令

Mongo 6.0后，bin目录下不再提供mongo.exe，如有需要可自行下载

https://www.mongodb.com/try/download/shell
我这里直接使用图形化工具 MongoDBCompass

创建数据目录

新建一个文件夹，一般命名为 data，用于存放数据库的数据

 运行

使用 mongod --dbpath 来运行，其中dbpath为创建的数据目录

例如
```
mongod --dbpath C:/data
1
```
运行成功后结果大概如下，且命令行未结束

接下来就可以连接上 MongoDB 了（可以使用mongo.exe），使用图形化工具 MongoDBCompass，打开后直接点击Connect就连接成功了，默认端口27017

配置

可以创建一个配置文件，这样后期方便维护管理

在mongodb文件夹下新建一个文件，格式为 YAML

yaml 不支持 tab 键，只允许空格

所有配置可参考

https://mongodb.net.cn/manual/reference/configuration-options/
```
# 系统日志
systemLog:
 destination: file
 # 日志的目录
 path: "log/mongod.log"
 # 重启后,日志是否追加到现有日志末尾,false则新建一个日志文件,旧日志文件以日期后缀命名
 logAppend: true
# 存储配置
storage:
 # 数据目录地址
 dbPath: "data"
 # 指定存储引擎,但是我的加上此行就无法启动了
 # engine: WiredTiger
 # 指定内存 1代表1G,最小0.25
 wiredTiger:
  engineConfig:
   cacheSizeGB: 0.25
# 网络配置
net:
 # 绑定的ip,默认localhost,多个使用逗号分隔
 bindIp: localhost,127.0.0.1
 # 绑定的端口,默认27017
 port: 27017
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```
使用以下命令指定配置文件运行
```
mongod --config 配置文件地址
# 或
mongod -f 配置文件地址
# 例如
mongod --config C:/config.yml
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```
安装服务

–install 参数安装服务

例如
```
mongod --config 配置文件地址 --install
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```
使用 --config 指定配置文件地址，需要注意的是，指定的配置文件路径及文件内的一些路径需为绝对路径，例如
```
mongod --config "C:/config.yml" --install
1
```
```
systemLog:
 destination: file
 path: "C:/Application/mongodb-win32-x86_64-windows-6.0.3/log/mongod.log"
 logAppend: true
storage:
 dbPath: "C:/Application/mongodb-win32-x86_64-windows-6.0.3/data"
net:
 bindIp: localhost,127.0.0.1
 port: 27017
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```
命令
```
# 启动服务
net start MongoDB
# 关闭服务
net stop MongoDB
# 移除服务
mongod --remove
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```
控制台需要为管理员权限，否则没有任何提示，在日志中可查看到

“msg”:“Error connecting to the Service Control Manager”,“attr”:{“error”:“拒绝访问。 (5)”}

服务和直接运行的方式使用一种即可

建议使用服务的方式运行，避免误操作关闭窗口导致MongoDB关闭

 创建用户

MongoDB默认没有用户，且无需权限访问，如果在防火墙内不暴露出去则没有什么问题，否则需要进行以下配置

MongoDB 的用户是针对数据库而不是整个系统，所以所有数据库都需要设置

使用 MongoDB Compass 连接成功后，点击左下方 MONGOSH 即可输入命令

有命令提示，通过 use 数据库即可更换数据库
```
# 进入admin数据库
use admin
# 创建超级管理员用户 - 拥有所有数据库的所有权限
db.createUser({
	user:"admin",
	pwd:"adminpwd",
	roles:[{role:"root",db:"admin"}],
	# 可选, 自定义信息
	customData: {name : "Shendi"}
})
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```
其中 user 代表账号，pwd代表密码，roles中为此用户的角色，可指定多个

在配置文件添加
```
# 安全配置
security:
 # 是否启用权限验证 enabled启用, disabled禁用
 authorization: enabled
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```
最后，重启 MongoDB/服务
```
net stop mongodb
net start mongodb
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```
图形化界面

重新打开，或 disconnect

在新建连接时点击 Advanced Connection Options 选择 Authentication -> Username/Password

填写username，password，因为是 root 角色，可以不填database，然后 Connect 即可

命令行则使用
```
db.auth('账号','密码')
1
```
需要注意的是，同一个用户可以在多个地方同时登录，但有一个连接断开后，此用户的所有连接都失效

MongoDB Compass 和 Java 程序使用同一个用户，当 MongoDB Compass 断开连接后，导致 Java 报错

 用户角色列表
1. 数据库用户角色
  - read - 允许读取指定数据库的所有非系统集合，以及三个系统集合
    system.indexes、system.js以及system.namesp
  - readWrite - 包含read的所有权限，以及修改所有非系统集合+system.js的数据
2. 数据库管理角色
  - dbAdmin - 允许在指定数据库执行管理相关功能，例如查询统计信息，索引管理或访问 system.profile
  - dbOwner - 此角色为当前数据库的管理员，可以对数据库进行任何管理操作
  - userAdmin - 允许在指定数据库管理用户（增删改查），包括自己
3. 集群管理角色 - 此类角色只能在 admin 数据库
  - clusterAdmin - 最高的集群访问权限，拥有其他集群管理角色的权限 + dropDatabase()权限
  - clusterManager - 对集群进行管理监控的权限
  - clusterMonitor - 对监控工具的只读访问权限
  - hostManager - 提供监控和管理服务器的权限
4. 备份恢复角色
  - backup - 备份权限
  - restore - 还原权限
5. 所有数据库角色 - 管理所有自定义数据库，不包含local和config数据库，此类角色只能在 admin 数据库
  - readAnyDatabase - 数据库读取的权限
  - readWriteAnyDatabase - 数据库读写的权限
  - userAdminAnyDatabase - 所有数据库的管理用户权限（userAdmin）
  - dbAdminAnyDatabase - 所有数据库的管理相关权限（dbAdmin）
6. 超级用户角色
  - root - 所有权限
7. 内部角色
  - __system - 仅用于 MongoDB 内部管理
其余用户操作
```
# 显示当前数据库所有用户
show users
# 更改密码
db.changeUserPassword("用户名","新密码")
# 修改用户 例 db.updateUser("admin", {customData : {name : "Shendi"}})
db.updateUser("用户名",{"要修改的数据":"值"});
# 删除用户
db.dropUser("用户名")
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```
Java使用

下载 MongoDB Java驱动
https://mongodb.github.io/mongo-java-driver/

Maven导入
```
<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.mongodbgroupId>
        <artifactId>mongodb-driver-syncartifactId>
        <version>4.7.2version>
    dependency>
dependencies>
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```
Gradle导入
```
dependencies {
  implementation 'org.mongodb:mongodb-driver-sync:4.7.2'
}
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```
普通项目的话，除了要引入 mongodb-driver，还需要 bson 和 mongo-java-core 两个包

可以在maven仓库找到下载，或通过以下链接下载
https://download.csdn.net/download/qq_41806966/87079586

也可在文章最下方或在微信搜一搜sddxsck关注公众号后在公众号内发送 100000 获取

官方使用文档

数据库执行操作失败将抛出错误，所以一般需要使用 try catch 捕获

查询数据

下面是从官方复制的代码，大致意思是查找第一条指定数据库的指定collection下的包含指定key（title）+ 值（Back to the Future）的数据（Document）
```
import static com.mongodb.client.model.Filters.eq;
import org.bson.Document;
import com.mongodb.client.MongoClient;
import com.mongodb.client.MongoClients;
import com.mongodb.client.MongoCollection;
import com.mongodb.client.MongoDatabase;

public static void main( String[] args ) {
    // Replace the uri string with your MongoDB deployment's connection string
    // String uri = "";
    String uri = "mongodb://localhost:27017";
    try (MongoClient mongoClient = MongoClients.create(uri)) {
        MongoDatabase database = mongoClient.getDatabase("sample_mflix");
        MongoCollection<Document> collection = database.getCollection("movies");
        
        Document doc = collection.find(eq("title", "Back to the Future")).first();
        System.out.println(doc.toJson());
    }
}
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```
database为数据库，collection类似于表

如果有身份认证则 uri 与 MongoDB Compass 配置的 uri 一致即可

例如
```
// admin为用户名,adminpwd为密码, authSource为数据库,root角色可选
mongodb://admin:adminpwd@localhost:27017/?authMechanism=DEFAULT&authSource=admin
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```
参数带有特殊字符则需要进行 url 编码
```
String account = URLEncoder.encode("admin", "UTF-8");
String pwd = URLEncoder.encode("adminpwd", "UTF-8");

StringBuilder tmp = new StringBuilder();
tmp.append("mongodb://").append(account).append(":").append(pwd)
    .append("@localhost:27017/?authMechanism=DEFAULT");

String uri = tmp.toString();
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```
其中 /?authMechanism=DEFAULT 这一部分去掉，否则执行出错 Unsupported authMechanism: DEFAULT

获取的 Document 对象操作方法与 JSONObject 类似

例如获取列表，数据结构如下

代码及结果如下

其中 find() 查询所有数据可以使用游标 find().cursor() 或迭代器 find().iterator()

查询指定数量数据可以使用 find().limit(数量)
```
/** @author Shendi */
// cursor
MongoCursor<Document> cursor = collection.find().cursor();
while (cursor.hasNext()) {
    Document next = cursor.next();
    System.out.println(next.toJson());
}

// iterator
MongoCursor<Document> it = collection.find().iterator();
while (it.hasNext()) {
    Document next = it.next();
    System.out.println(next.toJson());
}
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```
插入数据

插入数据使用 MongoCollection 的 insertOne(插入单个) 或 insertMany(插入多个)

每一个 Document 对应一条数据，插入数据则先创建 Document，Document实例与JSONObject/Map对象使用方法类似，也有 parse 函数用来将 json 转换
```
Document d = Document.parse("{\"name\":\"Shendi\"}");
// 插入数据
collection.insertOne(d);

d = new Document();
d.put("name", "Shendi");

collection.insertOne(d);
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```
执行后可以看到新增了两条数据

也可以使用以下方法创建 Document
```
new Document().append("name", "Shendi").append("account", "admin");
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```
insertMany函数则接收 List
```
List<Document> list = Arrays.asList(
	new Document().append("name", "Shendi"),
	new Document().append("name", "Shendi2"));
collection.insertMany(list);
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```
insertOne 函数返回 InsertOneResult，insertMany 函数返回 InsertManyResult，可以用来获取刚插入数据的 id

例如
```
InsertOneResult one = collection.insertOne(d);
one.getInsertedId();

InsertManyResult many = collection.insertMany(list);
many.getInsertedIds();
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```
修改数据

使用 MongoCollection 的 updateOne()、updateMany() 或 replaceOne()

Document 实现了 Bson

Updates生成器（一个包含静态助手方法的工厂类）用来构造Document，当然，也可以直接使用Document，例如 new Document(“$set”,new Document(“num”,1))
```
// Updates 中, set-直接设置,addToSet-将值添加到数组中 键必须为数组,currentTimestamp-字段值设置为当前时间戳
// 构建更新文档
Bson updates = Updates.combine(
	updates.set("num", 1),
	Updates.addToSet("love", new Document().append("name", "MongoDB").append("scope", 2)),
	Updates.currentTimestamp("updateTime"));

// 查找条件
Bson query = new Document().append("id", 1);

/*
    成功执行后，函数返回UpdateResult的实例,如果在UpdateOptions实例中指定了upstart（true），则可以通过调用getModifiedCount()方法检索修改的文档数，或者通过调用getUpsertedId()方法获取_id字段的值。
*/
UpdateOptions options = new UpdateOptions().upsert(true);
	    
UpdateResult result = collection.updateOne(query, updates, options);
System.out.println(result.getModifiedCount());
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```
数据结构如下

运行后,结果如下

updateMany(修改多个)使用方法与updateOne(修改单个)一致

replaceOne (替换单个)函数从文档中删除所有现有字段和值（_id除外），并替换为替换文档

例如，将上面所示数据结构进行以下操作
```
/*
	与 UpdateOptions 相似,但可直接使用getModifiedCount(), 如果在ReplaceOptions实例中设置了upstart（true），并且该操作导致插入新文档，则还可以通过调用getUpsertedId() 方法来检索文档的_id字段的值
*/
ReplaceOptions options = new ReplaceOptions().upsert(true);
// 参数1为条件,参数2为值
UpdateResult result = collection.replaceOne(
    new Document().append("id", 1),
    new Document().append("id", "2").append("name", "Shendi"),
    options);
System.out.println(result.getModifiedCount());
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```
最终结果变为

 删除数据

使用 MongoCollection 的 deleteOne() 和 deleteMany()

判断条件使用 Filters 类，例如 Filters.eq(“id”, 2) 代表匹配 id=2 的数据，多个判断使用 Filters.and

这里将 id 为 2 的数据删除（上面替换时将 id 的值变为了字符串）
```
Bson query = Filters.eq("id", "2");
DeleteResult result = collection.deleteOne(query);
// 删除的数量
System.out.println(result.getDeletedCount());
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```
deleteMany(删除所有匹配项) 使用方法同上

 设置数据过期时间

给 Collection 设置字段 TTL(Time To Live) 索引，数据包含此字段的将会在指定时间后自动删除

在 MongoDB Compass 选择 Collection 后点击 Indexs，添加 TTL 索引

或通过命令行的方式
```
use Test
# test为collection名, expireAfterSeconds 为指定过期时间,单位秒
db.test.createIndex({ "字段名": 1 }, { expireAfterSeconds: 3 })
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```
添加数据时，对应此索引字段需要传递 Date，例如
```
2022-11-19T03:41:57.153+00:00
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```
在Java中，直接传递 java.util.Date 即可，例如
```
coll.insertOne(new Document().append("time", new Date()));
1
```
不包含TTL索引的字段或字段值非Date则不会过期删除

其他问题

 MongoClient是否需要关闭？

经过测试，MongoClient 实例可以作为全局变量，而无需关闭

即使MongoDB服务器关闭，重启后，MongoClient 也可以正常使用，只会报几次错

测试代码如下
```
package shendi.test.mongodb;

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.net.URLEncoder;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

import org.bson.Document;

import com.mongodb.ConnectionString;
import com.mongodb.MongoClientSettings;
import com.mongodb.client.MongoClient;
import com.mongodb.client.MongoClients;
import com.mongodb.client.MongoCollection;
import com.mongodb.client.MongoDatabase;

/**
 * 测试
 * 

 * @author Shendi
 */
public class TestMongoDB {

	static MongoClient mongoClient;
	
	public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException, Exception {
		
		// Replace the uri string with your MongoDB deployment's connection string
		String account = URLEncoder.encode("admin", "UTF-8");
		String pwd = URLEncoder.encode("adminpwd", "UTF-8");
		
		StringBuilder tmp = new StringBuilder();
		tmp.append("mongodb://").append(account).append(":").append(pwd)
			.append("@localhost:27017");
		
	    String uri = tmp.toString();
	    
	    MongoClientSettings mcs = MongoClientSettings.builder().applyToSocketSettings(b -> {
	    	// 连接超时时间+读取超时时间, 默认30秒, 这里设置为三秒
	    	b.connectTimeout(3, TimeUnit.SECONDS)
	    		.readTimeout(3, TimeUnit.SECONDS);
	    })
	    .applyToClusterSettings(b -> b.serverSelectionTimeout(3, TimeUnit.SECONDS))
	    .applyConnectionString(new ConnectionString(uri)).build();
	    
	    mongoClient = MongoClients.create(mcs);
//	    System.out.println(uri);
	    
	    MongoDatabase database = mongoClient.getDatabase("Test");
	    MongoCollection<Document> collection = database.getCollection("test");
	    
	    while (true) {
	    	try {
	    		Document doc = collection.find().first();
	    		List<Document> loves = doc.getList("love", Document.class);
	    		for (Document love : loves) {
	    			System.out.println("爱好:" + love.getString("name") + ", 打分:" + love.getString("scope"));
	    		}
	    		Thread.sleep(3000);
	    	} catch (Exception e) {
	    		e.printStackTrace();
	    	}
	    }
	    
	}
	
}
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内存为什么只增不减？

新版默认使用 WiredTiger 存储引擎，经过测试，内存只增不减（删除数据甚至删库也不会减少）

默认占用内存：(电脑总内存-1) * 50%

例如 4G 默认占用 (4-1)*50% = 1.5G

而且测试时，增加1万数据，后删除1万数据，再增加1万数据，内存不会重复利用，等于占用了两万数据的内存

据说是将内存操作丢给操作系统处理，当其他应用内存不够时才会减少

可以通过以下配置指定最小内存，指定后虽然内存同样只增不减但可重复利用
```
# 指定内存 1代表1G,最小0.25
 wiredTiger:
  engineConfig:
   cacheSizeGB: 0.25
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例如插入1w 数据占用100MB内存，删除后再插入 1W 数据仍然占用 100MB

插入10W数据占用 1GB，删除掉仍然占用 1GB，即使删库，数据超过 cacheSizeGB 指定的内存大小如果还有可用内存则会继续占用
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原文地址：https://blog.csdn.net/qq_41806966/article/details/127935074

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