Java-146 深入浅出 MongoDB 数据插入、批量写入、BSON 格式与逻辑查询and or not操作指南

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数据操作

数据添加

单条数据插入操作

MongoDB提供了insertOne()方法来插入单条文档数据。该方法接收一个文档对象作为参数，将其插入到指定集合中。

db.collection.insertOne(
   { 
     name: "John Doe",
     age: 30,
     email: "john@example.com",
     address: {
       city: "New York",
       zip: "10001"
     },
     hobbies: ["reading", "hiking"]
   }
)

文档数据结构

MongoDB文档采用类似JSON的结构，但使用更丰富的BSON格式。文档由字段和值对组成，支持以下数据类型：

• 基本类型：字符串、数值、布尔值
• 复杂类型：数组、嵌套文档
• 特殊类型：日期、ObjectId、二进制数据等

示例文档结构：

{
  "_id": ObjectId("507f191e810c19729de860ea"),
  "username": "johndoe",
  "created_at": ISODate("2023-01-15T10:30:00Z"),
  "scores": [85, 92, 78],
  "profile": {
    "firstName": "John",
    "lastName": "Doe"
  }
}

BSON格式详解

BSON（Binary JSON）是MongoDB使用的二进制编码格式，具有以下特点：

1. 效率更高：二进制格式比文本格式解析更快
2. 数据类型更丰富：支持日期、二进制数据等额外类型
3. 可遍历性：BSON文档包含长度前缀，便于快速扫描

BSON与JSON的主要区别：

• BSON支持二进制数据，JSON不支持
• BSON有特定的日期类型，JSON用字符串表示日期
• BSON文档包含元数据，如字段长度信息

实际应用场景

1. 用户资料存储：

db.users.insertOne({
  username: "alice123",
  preferences: {
    theme: "dark",
    notifications: true
  },
  last_login: new Date()
})

2. 产品目录：

db.products.insertOne({
  name: "Laptop",
  price: 999.99,
  tags: ["electronics", "computers"],
  inventory: {
    warehouse1: 15,
    warehouse2: 8
  }
})

注意：当插入文档时，如果未指定_id字段，MongoDB会自动生成一个唯一的ObjectId作为该文档的标识符。

db.wzk.insert("hellworld!");

批量添加

在 MongoDB 中，insert 操作不仅支持单条文档插入，还可以进行批量 BSON 文档的添加。批量插入可以显著提高数据插入效率，特别是在需要插入大量数据时。以下是几种常见的批量插入方式：

1. 数组批量插入

db.collection.insert([
  {name: "文档1", value: 100},
  {name: "文档2", value: 200},
  {name: "文档3", value: 300}
])

2. 使用 insertMany 方法

db.collection.insertMany([
  {_id: 1, title: "文章A"},
  {_id: 2, title: "文章B"},
  {_id: 3, title: "文章C"}
])

3. 批量插入的配置选项

db.collection.insertMany(
  [...], // 文档数组
  {
    ordered: false, // 是否按顺序执行
    writeConcern: {...} // 写入关注级别
  }
)

批量插入的应用场景包括：

• 初始化数据库时导入大量初始数据
• 从其他数据源迁移数据到 MongoDB
• 执行批量数据处理任务
• 日志系统大量写入日志记录

注意事项：

1. 批量插入默认是原子性的，要么全部成功，要么全部失败
2. 可以通过 ordered 参数控制是否按顺序执行
3. 大批量插入时建议分批进行，避免超时
4. 插入前确保文档结构符合集合的模式要求

db.wzk.insert(["hello!", "world!"])

数据查询

MongoDB提供了丰富的查询操作符来实现各种条件查询，主要包括以下几类：

比较操作符

1. 等于（$eq）

   • 查询指定字段等于某个值的文档
   • 示例：db.collection.find({age: {$eq: 25}})

2. 不等于（$ne）

   • 查询指定字段不等于某个值的文档
   • 示例：db.collection.find({age: {$ne: 25}})

3. 大于（$gt）

   • 查询指定字段大于某个值的文档
   • 示例：db.collection.find({age: {$gt: 25}})

4. 大于等于（$gte）

   • 查询指定字段大于或等于某个值的文档
   • 示例：db.collection.find({age: {$gte: 25}})

5. 小于（$lt）

   • 查询指定字段小于某个值的文档
   • 示例：db.collection.find({age: {$lt: 25}})

6. 小于等于（$lte）

   • 查询指定字段小于或等于某个值的文档
   • 示例：db.collection.find({age: {$lte: 25}})

组合查询

可以使用逻辑操作符组合多个条件：

• $and：同时满足多个条件
  • 示例：db.collection.find({$and: [{age: {$gt: 20}}, {age: {$lt: 30}}]})
• $or：满足任意一个条件
  • 示例：db.collection.find({$or: [{age: {$lt: 20}}, {age: {$gt: 30}}]})

使用场景

1. 范围查询：查找年龄在20-30岁之间的用户
   • db.users.find({age: {$gte: 20, $lte: 30}})
2. 排除特定值：查找所有不是VIP的用户
   • db.users.find({vip: {$ne: true}})
3. 组合条件：查找年龄大于25岁或者收入低于5000的用户
   • db.users.find({$or: [{age: {$gt: 25}}, {income: {$lt: 5000}}]})

这些查询操作可以结合索引使用以提高查询效率，特别是在处理大量数据时，合理的查询条件和索引设计能显著提升查询性能。

db.wzk.find(条件)

比如我最简单的查询

db.wzk.find({'0': 'h'});

逻辑查询

and条件查询详解

在MongoDB中，使用逗号分隔多个查询条件时，默认执行的是逻辑AND操作。这表示查询结果必须同时满足所有指定条件才会被返回。

基本语法

db.collection.find({
    key1: value1,
    key2: value2
}).pretty()

实际应用示例

1. 查询用户集合中年龄为25岁且职业为"程序员"的文档：

db.users.find({
    age: 25,
    profession: "程序员"
}).pretty()

2. 查询订单集合中状态为"已完成"且总金额大于1000的订单：

db.orders.find({
    status: "已完成",
    total: {$gt: 1000}
}).pretty()

注意事项

• 当字段值为数组时，AND查询要求数组必须包含所有指定元素
• 可以组合使用不同类型的查询条件（等于、范围、正则等）
• 对于嵌套文档，可以使用点表示法进行AND查询

性能优化建议

• 为经常组合查询的字段创建复合索引
• 将选择性更高的条件放在前面
• 使用explain()分析查询执行计划

扩展说明

除了使用逗号分隔的隐式AND，也可以显式使用$and操作符：

db.collection.find({
    $and: [
        {key1: value1},
        {key2: value2}
    ]
})

显式and通常在需要组合or等复杂查询时使用，或者在同一个字段上需要多个条件时特别有用。

这里使用多个条件：

db.wzk.find({ '0': 'h', '1': 'e'}).pretty();

or条件

db.wzk.find($or:[{key1:value1, key2:value2}]).pretty()

db.wzk.find({$or: [{'0': 'h'}, {'0': 'x'}]}).pretty();

not条件

$not是MongoDB中的一个逻辑查询操作符，用于对指定条件取反。它通常与其他查询操作符配合使用，可以构建更复杂的查询条件。

基本语法

db.collection.find({field: {$not: {operator: value}}}).pretty()

详细说明

1. $not会对后面的查询条件取反
2. 可以配合各种操作符使用，如：
   • $eq（等于）
   • $gt（大于）
   • $lt（小于）
   • $regex（正则表达式）等

示例

1. 查询年龄不等于25的用户：

db.users.find({age: {$not: {$eq: 25}}}).pretty()

2. 查询名字不以"J"开头的用户（使用正则表达式）：

db.users.find({name: {$not: {$regex: "^J"}}}).pretty()

3. 查询成绩不在80-100之间的学生：

db.students.find({score: {$not: {$gt: 80, $lt: 100}}}).pretty()

注意事项

1. $not操作符可能会导致查询性能下降，因为它需要扫描更多的文档
2. 在使用正则表达式时，$not会匹配不符合该模式的所有文档
3. 对于简单的等于判断，直接使用$ne操作符通常效率更高

应用场景

• 需要排除特定条件的文档时
• 构建复杂的逻辑查询时
• 需要反向匹配正则表达式时

db.wzk.find({'0': {$not: { $eq: 'h'}}});