MongoDB介绍
MongoDB是一个基于分布式文件存储的数据库。由C++语言编写。旨在为WEB应用提供可扩展的高性 能数据存储解决方案。
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，是类似json的bson格式，因此可以存储比较复杂的数据类 型。Mongo最大的特点是它支持的查询语言非常强大，其语法有点类似于面向对象的查询语言，几乎可 以实现类似关系数据库单表查询的绝大部分功能，而且还支持对数据建立索引。
说明:BSON是一种计算机数据交换格式，主要被用作MongoDB数据库中的数据存储和网络传输格式。 它是一种二进制表示形式，能用来表示简单数据结构、关联数组（MongoDB中称为“对象”或“文档”）以 及MongoDB中的各种数据类型。BSON之名缘于JSON，含义为Binary JSON（二进制JSON）。
特点
(1) 面向集合存储，易存储对象类型的数据
(2) 支持动态查询
(3) 支持完全索引，包含内部对象
(4) 支持复制和故障恢复
(5) 支持多种开发语言
(6) 使用高效的二进制数据存储，包括大型对象(如视频等)
适用场景
1）网站实时数据处理。它非常适合实时的插入、更新与查询，并具备网站实时数据存储所需的复制及 高度伸缩性。
2）缓存。由于性能很高，它适合作为信息基础设施的缓存层。在系统重启之后，由它搭建的持久化缓 存层可以避免下层的数据源过载。
3）高伸缩性的场景。非常适合由数十或数百台服务器组成的数据库，它的路线图中已经包含对 MapReduce引擎的内置支持。
不适用的场景
1）要求高度事务性的系统。
2）传统的商业智能应用。
3）复杂的跨文档（表）级联查询。
相关概念
mongodb支持的数据类型
null
null用于表示空值或不存在的字段。
{"x" : null}布尔类型
布尔型数据有true和false两个值。
{"x" : true}数值类型
在Mongo shell中，默认使用64位浮点型数据。因此，会有以下两种数值形式：
{"x" : 2.32}//或{"x" : 2}对于整数类型，可以使用NumberInt()(位有符号整型)或NumberLong()(8位有符号整型)方法进行转换。
{"x" : NumberInt(2)}
{"x" : NumberLong(2)}字符串
MongoDB中字符串类型使用UTF-8编码的字符表示。
{"x" : "123@qq.com"}日期类型
MongoDB中日期使用时间戳表示，单位为毫秒，不存储时区
{"x" : new Date()}创建日期对象时应该使用new Date()，而非构造函数Date()。将构造函数作为函数时返回的日期格式 是字符串，而非日期对象（与JavaScript工作机制有关）。
正则表达式
MongoDB中可使用与JavaScript相同的正则表达式进行查询筛选等
{"x" : /kaikeba/i}数组
数据集可以用数组格式存储，与JavaSript中的数组表示相同
{"x" : ["kaikeba", "kaikeba.com"]}内嵌文档
文档中可以嵌套一个子文档。在MongoDB文档总大小限制为16MB，建议使用子文档的形式组织数 据，子文档查询效率要高于多键查询
{"x" : {"kaikeba" : "kaikeba.com"}}文档可以做为键的值，即：内嵌文档。MongoDB与关系型数据库相比，最大的优势就是内嵌文档。 与关系型数据库的扁平化数据结构相比，使用内嵌文档可以数据的组织方式更加自然
_id和ObjectId
MongoDB中每个文档都有一个"id"键，“id"可以是任何类型，不指”_id"时MongoDB会生成一个 ObjectId对象。。示例如下
{"_id" : ObjectId()}ObjectId是一个12字节（24个十六进制数字）的存储空间，ObjectId的12字节数据组织方式如下
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 时间戳 | 机器码 | PID | 计数器对于如下一个ObjectId，其各位字符含义为：
{"_id" : ObjectId("5444cce6aef53b0f343e2b9b")}
/* 上面ObjectId各位字符含义如下 */
//5444cce6，第0〜3字节（第1〜8位）为时间戳
//aef53b，第4〜6字节（第9〜14位）为机器码
//0f34，第7〜8字节（第15〜18位）为进程ID
//3e2b9b，第9〜11字节（第19〜24位）为自增计数器代码
MongoDB的文档和代码中可以包括JavaScript代码
{"x" : function(){ /*这里是一段JavaScript代码*/}}二进制数据
二进制数据是一个二进制字节的字作串，要保存非UTF-8字符到数据库中，只能使用十进制数据。
mongoDB常用指令
登录:
>mongo ip地址 //默认端口号27017
#注意:如果没有指定bind_ip，会导致mongodb默认绑定为127.0.0.1，导致外部无法访问 修改mongodb.conf文件:
bind_ip=0.0.0.0退出:
>exit查看数据库(数据库中至少有一条数据，此时的数据库才会显示出来)
>show dbs切换数据库
>use 数据库名
#这个指令也可以直接创建数据库，但只有添加数据后，show dbs才能看到该数据库查看当前数据库，默认数据库:test
>db查看所有的数据集
>show collections删除当前数据库
>db.dropDatabase()创建集合（相当于创建表）
>db.createCollection("user1")删除集合
>db.collectionName.drop()集合重命名
>db.oldCollectionName.renameCollection("newName")新增数据
>db.collectionName.insert({"key":value,"key":value}) 或 >db.collectionName.save({"key":value,"key":value})查询所有数据
>db.collectionName.find()条件查询-find()以非结构化的方式展示文档
>db.collectionName.find({"age":26}) //查询等值关系
>db.collectionName.find({age : {$gt : 100}}) // 大于100
>db.collectionName.find({age : {$gte : 100}}) //大于等于100
>db.collectionName.find({age : {$lt : 150}}) //小于150
>db.collectionName.find({age : {$lte : 150}}) //小于等于150
>db.collectionName.find({age : {$lt :200, $gt : 100}}) //大于100，小于200如果你需要以易读的方式来读取数据，可以使用 pretty() 方法，语法格式如下
>db.collectionName.find().pretty()
and 关系
MongoDB 的 find() 方法可以传入多个键(key)，每个键(key)以逗号隔开，即常规 SQL 的 AND 条件 语法:
>db.collectionName.find({key1:value1, key2:value2}).pretty()or关系 MongoDB OR 条件语句使用了关键字 $or,语法格式如下：
>db.collectionName.find({$or: [ {key1: value1}, {key2:value2}]}).pretty()
清空集合数据
>db.collectionName.remove({})
//条件删除:remove({key:value})
//删除满足条件的一条数据:remove({key:value},1)查询一条数据
>db.collectionName.findOne();查询指定列
> db.collectionName.find({},{name:1,age:1,sex_orientation:true})查询指定字段的数据，并去重
> db.collectionName.distinct('sex')对结果集排序
> db.collectionName.find().sort({salary:1}) //升序 > db.collectionName.find().sort({salary:-1}) //降序
统计记录数
> db.collectionName.find().count()查询限定条数
>db.collectionName.find().limit(number)使用limit()方法来读取指定数量的数据外，还可以使用skip()方法来跳过指定数量的数据，skip方法同样 接受一个数字参数作为跳过的记录条数。
>db.collectionName.find().limit(NUMBER).skip(NUMBER)更新数据
db.collectionName.update(<query>,<update>,{upsert: <boolean>, multi: <boolean>)参数说明：
query: update的查询条件
update : update的对象和一些更新的操作符（如inc…）等，也可以理解为sql update查询内set后面 的
upsert : 可选，如果不存在update的记录，是否插入objNew,true为插入，默认是false，不插入。
multi : 可选，mongodb 默认是false,只更新找到的第一条记录，如果这个参数为true,就把按条件查出 来多条记录全部更新。
示例:
> db.collectionName.update({name:'tom'},{$set:{age:23}},false,true)Java调取mongoDB
添加mongodb-java-driver驱动包
<dependency>
<groupId>org.mongodb</groupId>
<artifactId>mongo-java-driver</artifactId>
<version>3.11.0</version>
</dependency>连接数据库并操作数据
首先，在mongodb.conf里增加bind_ip
如果没有指定bind_ip，会导致mongodb默认绑定为127.0.0.1，导致外部无法访问
public class Demo1 {
public static void main(String[] args) {
//建立mongodb的连接
MongoClient mongoClient = new MongoClient("192.168.156.102", 27017);
//得到数据源(库)
MongoDatabase mydb1 = mongoClient.getDatabase("mydb1");
// System.out.println(mydb1);
//3、得到集合
// mydb1.createCollection("user2");//创建新集合
//得到现有集合
MongoCollection<Document> users = mydb1.getCollection("users");
//集合的CRUD
// Document document = new Document("_id", 1101).append("name", "lisi").append("age", 30);
// users.insertOne(document);
System.out.println("成功");
// 修改updateMany()多行 updateOne()单行
// users.updateMany(Filters.eq("name","zhangsan"),new Document("$set",new Document("age",88)));
//删除
users.deleteOne(new Document("name","zhangsan"));
//查询
FindIterable<Document> documents = users.find();
MongoCursor<Document> iterator = documents.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
}增加执行成功后在mongodb客户端查看
mongDB索引
索引通常能够极大的提高查询的效率，如果没有索引，MongoDB在读取数据时必须扫描集合中的每个 文件并选取那些符合查询条件的记录。
索引是特殊的数据结构，索引存储在一个易于遍历读取的数据集合中，索引是对数据库表中一列或多列 的值进行排序的一种结构。
创建索引的语法
>db.collection.createIndex(keys, options)options取值的含义:
索引分类
(1) 默认索引 MongoDB有个默认的“id”的键，相当于“主键”的角色。集合创建后系统会自动创建一个索引在“id” 键上，它是默认索引，索引名叫“id”，是无法被删除的。我们可以通过以下方式查看：
>db.collectionName.getIndexes()(2) 单列索引
在单个键上创建的索引就是单列索引，例如我们要在Users集合上给title键创建一个单列索引（1表示正序，-1逆序）
>db.collectionName.createIndex({"title":1})(3) 组合索引
另外，我们还可以同时对多个键创建组合索引。如下代码创建了按照“UserId”正序，“UserName” 逆序的组合索引:
>db.collectionName.createIndex({"userid":1,"username":-1})(4) 唯一索引
唯一索引限制了对当前键添加值时，不能添加重复的信息。值得注意的是，当文档不存在指定键 时，会被认为键值是“null”，所以“null”也会被认为是重复的，所以一般被作为唯一索引的键，最好都要 有键值对。
>db.collectionName.CreateIndex({"UserId":1}, { unique: true });(5)TTL索引
TTL指生命周期的意思。即存储的document存储带有过期时间属性，超过生命周期自己主动删除。 像日志数据、系统自己主动产生的暂时数据、会话数据等均符合这一场景。 构建方式如：
>db.log_events.createIndex( { "createdAt": 1 }, { expireAfterSeconds: 3600 } )(6) 删除索引
新手常陷入的误区是，认为集合被删除，索引就不存在了。关系型数据库中，表被删除了，索引也 不会存在。在MongoDB中不存在删除集合的说法，就算集合数据清空，索引都是还在的，要移除索引 还需要手工删除。
>db.collectionName.dropIndexes()
#删除集合指定索引
>db.collectionName.dropIndex("索引名称")
#说明:drop()集合时，索引也会删除，remove()集合时，索引仍然存在集群搭建
集群搭建方式之一就是mongoDB复制集，即一组mongod的进程。他们维护同一个数据集合。复制集 保证了数据的可靠性和高读取能力。
机制
一组复制集就是一组mongod实例管理同一个数据集，实例key在不同的机器上，实例包含主实例 (primary),接受所有的写操作，其他的属于副本实例(Secondary),从服务器保持与主服务器数据同步，类 似于redis中的主从复制。 每个复制集还有一个仲裁者(Arbiter),仲裁者的任务就是通过心跳机制来确认集群中集合的数量，并 在选举主服务器的过程中进行裁决。仲裁者并不存储数据，性质等价于redis中的哨兵机制
架构
在数据承载节点中，一个且只有一个成员被视为主节点，而其他节点则被视为辅助节点。节点接收所有 写入操作，一个副本集只能有一个主实例能够写入，主节点记录所有变更到它的记录
辅助节点复制主节点的 oplog 并将操作应用于数据集
也可以将一个额外的实例作为仲裁者添加到副本集。仲裁员不维护数据集，仲裁器的目的是通过响应其 他副本集成员的心跳和选择请求来维护副本集中的仲裁。因为它们不存储数据集，所以仲裁器是提供副 本集仲裁功能的一种好方法。
与具有数据集的完全功能副本集成员相比，仲裁器的资源成本更低，如果副本集的成员数为偶数，则添 加一个仲裁器以在初选中获得多数票。
当一个主服务器在超过配置的周期（默认为 10 秒）内未与该组的其他成员通信时，符合条件的辅助服 务器将要求选择将其自身指定为新的主服务器。集群试图完成新的初选并恢复正常操作。
搭建步骤
(1)准备三台虚拟机服务器，并各自安装好mongoDB,保证三个服务器的防火墙都已关闭
192.168.132:27017
192.168.133:27017
192.168.134:27017
(2)修改mongodb.conf文件，添加replSet配置(三台都需要修改成同一个名称)，然后启动服务器
#复制集名称 replSet=rep1(3)初始化复制集 登录任意一台执行初始化操作
rs.initiate({_id:'rep1',members:[{_id:1,host:'192.168.197.132:27017'}, {_id:2,host:'192.168.197.133:27017'},{_id:3,host:'192.168.197.134:27017'}]})(4)查看集群状态
rs.status()(5)测试
#添加数据 db.users.insert({"name":"lisi","age":11}) #查询数据 db.users.find()
#切换到从数据库查询数据 如果不允许查询，是因为默认情况下从数据库是不允许读写操作的，需要设置。
>rs.slaveOK() 执行该命令后可以查询数据(6)测试复制集主从节点故障转移功能
#关闭主数据库,注意从数据库的变化
>db.shutdownServer()(7) 主复制集添加仲裁者(arbiter)
现在我们的环境是一主两从，仲裁者对偶数集群有效。需要停止一个从机，在主服务器中运行下面命令
rs.remove(“ip:端口号”) //删除从节点
在一主一从关系中，任意节点宕机都无法选举出主节点，无法提供写操作，此时需要加入仲裁者节点即 可。
rs.addArb(“ip:端口号”)
