【6/20】MongoDB 入门：连接数据库，实现数据存储与查询

标签：MongoDB、NoSQL 数据库、Node.js 连接、数据存储、查询操作、入门教程、项目实践

前言

欢迎来到"前后端与数据库交互详解"系列的第6篇文章！在前五篇文章中，我们从 Vue.js 前端起步，学习了组件、HTTP 请求（如天气查询），并用 Node.js 和 Express.js 构建了 RESTful API（如用户数据端点）。现在，API 需要持久化数据------模拟数组不够用，我们引入数据库。

本篇文章的焦点是 MongoDB 入门，特别是连接数据库并实现数据存储与查询。我们将解释 MongoDB 是什么、如何用 Node.js 连接它，并在结尾实现一个完整的"用户数据存储应用"：扩展第五篇的 Express API，用 MongoDB 替换数组，支持真实 CRUD 操作（Create, Read）。这将帮助您理解数据库交互，前端可以调用 API 操作数据。未来，我们将扩展到完整前后端整合。

前提：您已安装 Node.js 和 Express（从前文）。安装 MongoDB：下载社区版（https://www.mongodb.com/try/download/community），或用云服务如 MongoDB Atlas（免费层）。我们用 Mongoose（一个 ODM 库）简化连接：npm install mongoose。

一、MongoDB 是什么？

MongoDB 是一个开源的 NoSQL 数据库，使用文档模型（JSON-like BSON）存储数据，而不是传统 SQL 的表格。

为什么用 MongoDB？
- 灵活性：无固定 schema，适合动态数据（如用户对象可变字段）。
- 可扩展：水平扩展，支持大数据和高并发。
- JSON 友好：数据像 JS 对象，便于 Node.js/Express 集成。
- 对比 SQL（如 MySQL）：NoSQL 更快用于非结构化数据；我们的系列用它简化入门。
- 在前后端中的作用：后端 API（如第五篇）从 MongoDB 查询/存储数据，前端通过 HTTP 调用。
核心概念：
- 数据库：一个 MongoDB 实例可有多个数据库。
- 集合（Collection）：类似 SQL 表，存储文档（e.g., users 集合）。
- 文档（Document）：JSON 对象，如 {name: "Alice", email: "alice@example.com"}。
- 查询：用 find() 获取数据，insertOne() 添加。
- Mongoose：Node.js 的 ODM（Object Data Modeling），提供 schema 和模型，简化操作。

在我们的系列中，MongoDB 是数据层：它存储 API 数据，让应用持久化。

二、MongoDB 的基本使用

启动 MongoDB ：运行 mongod（本地）或用 Atlas 获取连接字符串。
连接 Node.js ：用 Mongoose mongoose.connect('mongodb://localhost:27017/mydb')。
定义模型 ：创建 schema（如 UserSchema），然后 model(mongoose.model('User', UserSchema))。
操作数据 ：
- 查询：User.find() 返回所有。
- 插入：new User(data).save()。

示例：简单连接和查询（在 Express 中）。

接下来，通过项目实践这些。

三、实现完整项目：用户数据存储应用

项目目标：扩展第五篇的 Express 用户 API，用 MongoDB 替换模拟数组。支持 GET /api/users（查询所有用户）、POST /api/users（存储新用户）。这是一个独立的完整应用，可以运行，并用浏览器、Postman 或前端（第三篇的 Axios）测试数据持久化。

步骤 1: 创建项目文件夹并安装依赖

新建文件夹：mkdir user-api-mongodb。
进入：cd user-api-mongodb。
初始化：npm init -y。
安装依赖：npm install express mongoose。

设置 MongoDB：

本地：确保 mongod 运行，创建数据库 "userdb"。
或用 Atlas：创建免费集群，获取连接字符串（如 'mongodb+srv://user:pass@cluster0.mongodb.net/userdb'）。

步骤 2: 编写服务器代码

新建 server.js 文件，输入以下代码：

javascript 复制代码

const express = require('express');
const mongoose = require('mongoose');
const app = express();
const PORT = 3000;

// 中间件：解析 JSON body
app.use(express.json());

// 连接 MongoDB（替换为您的连接字符串）
mongoose.connect('mongodb://localhost:27017/userdb', { useNewUrlParser: true, useUnifiedTopology: true })
  .then(() => console.log('Connected to MongoDB'))
  .catch(err => console.error('MongoDB connection error:', err));

// 定义 User 模型
const userSchema = new mongoose.Schema({
  name: { type: String, required: true },
  email: { type: String, required: true }
});
const User = mongoose.model('User', userSchema);

// GET /api/users：查询所有用户
app.get('/api/users', async (req, res) => {
  try {
    const users = await User.find();
    res.json(users);
  } catch (err) {
    res.status(500).json({ error: 'Server error' });
  }
});

// GET /api/users/:id：查询单个用户
app.get('/api/users/:id', async (req, res) => {
  try {
    const user = await User.findById(req.params.id);
    if (user) {
      res.json(user);
    } else {
      res.status(404).json({ error: 'User not found' });
    }
  } catch (err) {
    res.status(500).json({ error: 'Server error' });
  }
});

// POST /api/users：存储新用户
app.post('/api/users', async (req, res) => {
  try {
    const newUser = new User({
      name: req.body.name,
      email: req.body.email
    });
    await newUser.save();
    res.status(201).json(newUser);
  } catch (err) {
    res.status(400).json({ error: 'Invalid data' });
  }
});

// 启动服务器
app.listen(PORT, () => {
  console.log(`Server running on http://localhost:${PORT}`);
});

解释：
- mongoose.connect：连接数据库（用本地或 Atlas 字符串）。
- userSchema 和 User：定义模型，确保 name/email 必填。
- GET /api/users：用 find() 查询所有文档，返回 JSON。
- GET /api/users/:id：用 findById() 查询单个。
- POST /api/users：创建并 save() 新文档。
- 异步处理：用 async/await 管理 Promise。
- 错误处理：捕获异常，返回状态码。

步骤 3: 运行和测试

运行：node server.js（终端显示 "Connected to MongoDB" 和 "Server running"）。
测试 GET：
- 浏览器访问 http://localhost:3000/api/users，看到空数组（初始）或现有用户。
测试 POST：
- 用 Postman 发送 POST 到 http://localhost:3000/api/users，body: {"name": "Alice", "email": "alice@example.com"}，响应 201 和用户 JSON。
- 再 GET /api/users，看到持久化数据（重启服务器后仍存在）。
测试单个：POST 后，用 ID 访问 /api/users/。
从前端调用：用第三篇的 Vue 项目，添加 Axios POST/GET 操作用户数据。
这是一个完整的数据库应用！它展示了 MongoDB 如何存储和查询数据。

步骤 4: 扩展（可选）

添加 PUT/DELETE：如 app.put('/api/users/:id') 更新，app.delete 删除。
查询过滤：User.find({ name: 'Alice' })。
部署：用环境变量存储连接字符串（dotenv）。

四、常见问题与调试

连接失败？检查 mongod 是否运行，或 Atlas 白名单 IP。
Schema 错误？确保模型匹配数据；Mongoose 会验证。
异步问题？用 async/await 或 .then() 处理 Promise。
本地 vs 云？Atlas 更易上手，无需本地安装。

总结

通过本篇，您入门了 MongoDB，并学会了连接数据库实现存储与查询。用户数据存储应用证明了如何将数据库集成到 Express API 中，实现持久化。这是一个独立的完整项目，可以作为用户管理系统的后端基础。

下一篇文章：前后端整合：Vue.js 调用 Express API，操作 MongoDB 数据，实现用户管理系统。我们将结合前文，构建一个完整的 CRUD 应用。如果有疑问，欢迎评论！

（系列导航：这是第6/20篇。关注我，跟着学完整系列！）