MongoDB应用总结

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MongoDB简介

MongoDB是近些年来流行起来的NoSql的代表,和传统数据库最大的区别是支持文档型数据库。
当然,现在的一些数据库通过自定义复合类型,可变长数组等手段也可以模拟文档型数据库。
例如在PostgreSQL中,以下是一个复合类型的例子

CREATE TYPE complex AS (
    r       double precision,
    i       double precision
);

CREATE TYPE inventory_item AS (
    name            text,
    supplier_id     integer,
    price           numeric
);

数组的定义如下

array[1,2]            --一维数组
array[[1,2],[3,5]]  --二维数组

当然,MongoDB生来就是文档型数据库,自然在应用层面对数据操作非常友好。

  • 使用了一套聚合框架来进行专业的聚合操作,和SQL语言相比,可以支持更加细致的操作
  • 可以使用JavaScript编写MapReduce函数进行数据统计操作,在分布式框架下适合处理大数据

当然,你也可以将MongoDB当做普通的关系型数据库那样使用。但是这样就无法定义View(如果要使用View这样的功能,还是老老实实将MongoDB当做文档型数据库来使用吧)
http://codesnippet.info/ 建站过程中,有些基础数据是简单的关系型数据,有些是缓存用文档型数据。

MongoDB的管理工具

这里我就推荐自己开发的工具MongoCola了。
MongoCola项目Github地址
这个项目从2011年到现在已经断断续续维持了5年了,从MongoDB1.0到MongoDB3.2,这个工具和MongoDB一起成长起来的。将近200个Star,最近又有两个两个朋友贡献了代码(现在使用C#开发Winform的人真的不多了),让我感到很欣慰。
期间进行了一次比较大的重构(由于自己对于软件设计的理解的提高,以及从盲目的追求快速添加功能到追求整个项目代码的合理,才下决心进行了一次伤筋动骨的重构,当然现在再看,这次重构很重要,但是代码仍然还是有问题的,绝非完美。)
在开发 www.codesnippet.info 的过程中,整个MONGODB数据库的查看都使用了这个工具,同时在使用中发现了一些BUG,也进行了一些改善。当然我现在也不敢保证BUG全部都清除干净了。如果发现BUG,请和我联系。
原本打算使用Mono进行跨平台的,但是Mono对于Winform的支持并不好,所以虽然这个工具可以在Mac的OSX上运行,但是最好还是老老实实在Windows下运行比较好。发一张工具的界面图片,在OSX上截WIndows远程桌面的图。


C#驱动程序的再包装

虽然官方的C#已经和不错了,虽然MongoDB原生支持ORM的。文档型对象就是OOP对象了。
但是资深码农都会自己再写一些操作数据库的Helper方法。为自己定制的一套从EntityBase到ORM的方法。
(关于时区的设定,其实可以在系列化设定中完成)

using System;
using MongoDB.Bson.Serialization.Attributes;

namespace InfraStructure.DataBase
{
    /// <summary>
    ///     实体
    ///     没有物理删除,所以自增SN是安全的
    /// </summary>
    public abstract class EntityBase
    {
        /// <summary>
        ///     创建时间
        /// </summary>
        [BsonDateTimeOptions(Kind = DateTimeKind.Local)] public DateTime CreateDateTime;

        /// <summary>
        ///     创建者
        ///     [这里可以是用户名,亦可是账号]
        /// </summary>
        public string CreateUser;

        /// <summary>
        ///     删除标记
        /// </summary>
        public bool IsDel;

        /// <summary>
        ///     序列号
        /// </summary>
        [BsonId] public string Sn;

        /// <summary>
        ///     更新时间
        /// </summary>
        [BsonDateTimeOptions(Kind = DateTimeKind.Local)] public DateTime UpdateDateTime;

        /// <summary>
        ///     更新者
        /// </summary>
        public string UpdateUser;

        /// <summary>
        ///     获得表名称
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public abstract string GetCollectionName();

        /// <summary>
        ///     获得主键前缀
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public abstract string GetPrefix();

        /// <summary>
        /// 序列号格式
        /// </summary>
        public const string SnFormat = "D8";

    }
}

ORM的增删改也无非就是将驱动的数据库操作重新定制了一下而已。
具体代码可以在本网站的开源项目中找到
数据库操作辅助类

MongoDB的序列化设定 (干货)

  • 场景一:由于类定义变更,某个字段不需要了,但是如果不进行设定的话,发序列化会出错,某个数据库字段没有配置的实体字段(IgnoreExtraElementsConvention)
  • 场景二:在序列化的时候,为了节省空间,希望字段为空的时候,不进行序列化。(IgnoreIfNullConvention)
  • 场景三:日期型的数据,序列化的时候,希望可以指定时区(RegisterSerializer)
                  //http://mongodb.github.io/mongo-csharp-driver/1.10/serialization/
                  var pack = new ConventionPack();
                  pack.Add(new IgnoreExtraElementsConvention(true));
                  pack.Add(new IgnoreIfNullConvention(true));
                  ConventionRegistry.Register("CustomElementsConvention", pack, t => { return true; });
                  //DateTime Localize    
                  BsonSerializer.RegisterSerializer(typeof(DateTime), new DateTimeSerializer(DateTimeKind.Local));
                  return true;

当然,你也可以对某个日期型字段单独指定时区,或者将某个字段定义为主键。详细请参考上文提到的 [BsonId] 和 [BsonDateTimeOptions(Kind = DateTimeKind.Local)] 特性。

FileStorage

MongoDB虽然可以使用FileSystem,但是由于是内存型数据库,可能会大量消耗内存资源。

这里贴一下FileSystemHelper,但是不建议大型项目在没有足够资源的情况下使用!!

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Web;
using MongoDB.Driver.GridFS;
using System.IO;
using MongoDB.Driver;
using System.Drawing.Imaging;
using System.Drawing;

namespace InfraStructure.Storage
{
    public static class MongoStorage
    {
        /// <summary>
        ///     服务器
        /// </summary>
        private static MongoServer _innerServer;
        /// <summary>
        ///     链接字符串
        /// </summary>
        private static readonly string Connectionstring = @"mongodb://localhost:";

        /// <summary>
        ///     初始化MongoDB
        /// </summary>
        /// <param name="dbList">除去Logger以外</param>
        /// <param name="defaultDbName"></param>
        /// <param name="port"></param>
        /// <returns></returns>
        public static bool Init(string port = "28030")
        {
            try
            {
                _innerServer = new MongoClient(Connectionstring + port).GetServer();
                _innerServer.Connect();
                return true;
            }
            catch (Exception)
            {
                return false;
            }
        }
        /// <summary>
        ///     保存文件
        /// </summary>
        /// <param name="file"></param>
        /// <param name="ownerId"></param>
        /// <param name="databaseType"></param>
        /// <returns></returns>
        public static string InsertFile(HttpPostedFileBase file, string ownerId, string databaseType)
        {
            var mongofilename = ownerId + "_" + DateTime.Now.ToString("yyyyMMddHHmmss") + "_" + file.FileName;
            var innerFileServer = _innerServer.GetDatabase(databaseType);
            var gfs = innerFileServer.GetGridFS(new MongoGridFSSettings());
            gfs.Upload(file.InputStream, mongofilename);
            return mongofilename;
        }
        /// <summary>
        ///     保存文件
        /// </summary>
        /// <param name="file"></param>
        /// <param name="ownerId"></param>
        /// <param name="databaseType"></param>
        /// <returns></returns>
        public static string InsertFile(HttpPostedFile file, string ownerId, string databaseType)
        {
            return InsertFile(new HttpPostedFileWrapper(file) as HttpPostedFileBase, ownerId, databaseType);
        }
        /// <summary>
        /// 
        /// </summary>
        /// <param name="file"></param>
        /// <param name="fileName"></param>
        /// <param name="ownerId"></param>
        /// <param name="databaseType"></param>
        /// <returns></returns>
        public static string InsertFile(Stream file, string fileName, string ownerId, string databaseType)
        {
            var mongofilename = ownerId + "_" + DateTime.Now.ToString("yyyyMMddHHmmss") + "_" + fileName;
            var innerFileServer = _innerServer.GetDatabase(databaseType);
            var gfs = innerFileServer.GetGridFS(new MongoGridFSSettings());
            gfs.Upload(file, mongofilename);
            return mongofilename;
        }
        /// <summary>
        /// 保存流为固定文件名
        /// </summary>
        /// <param name="file"></param>
        /// <param name="fixedFilename"></param>
        /// <param name="databaseType"></param>
        public static void InsertStreamWithFixFileName(Stream file, string fixedFilename, string databaseType)
        {
            var innerFileServer = _innerServer.GetDatabase(databaseType);
            var gfs = innerFileServer.GetGridFS(new MongoGridFSSettings());
            gfs.Upload(file, fixedFilename);
        }


        /// <summary>
        ///     获得文件
        /// </summary>
        /// <param name="stream"></param>
        /// <param name="filename"></param>
        public static void GetFile(Stream stream, string filename, string databaseType)
        {
            var innerFileServer = _innerServer.GetDatabase(databaseType);
            var gfs = innerFileServer.GetGridFS(new MongoGridFSSettings());
            if (gfs.Exists(filename))
            {
                gfs.Download(stream, filename);
            }
        }
        /// <summary>
        ///     用户上传图片
        /// </summary>
        /// <param name="file"></param>
        /// <param name="ownerId"></param>
        /// <param name="weight"></param>
        /// <param name="height"></param>
        /// <returns></returns>
        public static string InsertImage(HttpPostedFileBase file, string ownerId, int weight = 64, int height = 64)
        {
            var fileName = file.FileName;
            var originalImage = Image.FromStream(file.InputStream);
            var thumbImage = originalImage.GetThumbnailImage(weight, height, null, IntPtr.Zero);
            using (var ms = new MemoryStream())
            {
                thumbImage.Save(ms, ImageFormat.Jpeg);
                //必须将位置重置
                ms.Position = 0;
                fileName = InsertFile(ms, fileName, ownerId, string.Empty);
            }
            return fileName;
        }
        /// <summary>
        /// Mongo文件结构
        /// </summary>
        public struct DbFileInfo
        {
            /// <summary>
            /// 文件名
            /// </summary>
            public string FileName;
            /// <summary>
            /// 数据库文件名
            /// </summary>
            public string DbFileName;
        }
        /// <summary>
        /// 文件备份
        /// </summary>
        /// <param name="fileList">文件列表</param>
        /// <param name="path">备份路径。注意以斜线结尾</param>
        /// <param name="databaseType">数据库名称</param>
        public static void BackUpFiles(List<DbFileInfo> fileList, string path, string databaseType)
        {
            var innerFileServer = _innerServer.GetDatabase(databaseType);
            foreach (var item in fileList)
            {
                var gfs = innerFileServer.GetGridFS(new MongoGridFSSettings());
                gfs.Download(path + item.FileName, item.DbFileName);
            }
        }
    }
}

全文检索

如果您的项目是英文项目,可以不需要第三方库,直接在MongoDB中完成全文检索。前提条件是为数据集设定文本索引
如果您的项目是中文项目,必须使用企业版的MongoDB,加上第三方的分词库,才能实现全文检索
http://codesnippet.info/ 使用的是ElasticSearch进行全文检索的。
使用NEST操作ElasticSearch进行全文检索
全文检索的索引设定和使用:

        /// <summary>
        ///     设置Text索引
        /// </summary>
        /// <param name="collectionName"></param>
        /// <param name="FieldName"></param>
        /// <param name="database"></param>
        public static void SetTextIndex(string collectionName, string FieldName, string database = "")
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(database)) database = _defaultDatabaseName;
            MongoCollection col = GetDatabaseByType(database).GetCollection(collectionName);
            if (col.IndexExistsByName(FieldName))
            {
                return;
            }
            var option = new IndexOptionsBuilder();
            option.SetName(FieldName);
            var indexkeys = new IndexKeysBuilder();
            indexkeys.Text(new string[] { FieldName });
            col.CreateIndex(indexkeys, option);
        }

        /// <summary>
        /// 全文检索
        /// </summary>
        /// <param name="collectionName"></param>
        /// <param name="key"></param>
        /// <param name="caseSensitive"></param>
        /// <param name="limit"></param>
        /// <returns></returns>
        public static List<BsonDocument> SearchText(string collectionName, string key, bool caseSensitive, int limit, IMongoQuery query = null)
        {
            //检索关键字
            var textSearchOption = new TextSearchOptions();
            textSearchOption.CaseSensitive = caseSensitive;
            var textSearchQuery = Query.Text(key, textSearchOption);
            if (query != null)
            {
                textSearchQuery = Query.And(textSearchQuery, query);
            }
            MongoCollection col = GetDatabaseByType(_defaultDatabaseName).GetCollection(collectionName);
            var result = col.FindAs<BsonDocument>(textSearchQuery);
            var resultDocumentList = result.SetLimit(limit).ToList();
            return resultDocumentList;
        }

内置的聚合操作

MongoDB提供了一些内置的聚合函数,通过驱动程序可以直接使用

        /// <summary>
        /// Distinct
        /// </summary>
        /// <param name="collectionName"></param>
        /// <param name="FieldName"></param>
        /// <param name="query"></param>
        /// <returns></returns>
        public static List<string> Distinct(string collectionName, string FieldName, IMongoQuery query = null)
        {
            MongoCollection col = GetDatabaseByType(_defaultDatabaseName).GetCollection(collectionName);
            var DistinctResult = col.Distinct(FieldName, query);
            var result = new List<string>();
            foreach (BsonValue item in DistinctResult)
            {
                result.Add(item.AsString);
            }
            return result;
        }

使用Javascript进行聚合操作

MongoDB是可以使用js进行聚合操作的。由于MongoDB内置了Google的V8引擎,所以可以通过运行自定义的Js片段来进行一些聚合操作。

      /// <summary>
        /// GroupByCount
        /// </summary>
        /// <param name="collectionName"></param>
        /// <param name="FieldName"></param>
        /// <returns></returns>
        public static Dictionary<string, int> GroupCount(string collectionName, string FieldName, IMongoQuery query = null)
        {
            MongoCollection col = GetDatabaseByType(_defaultDatabaseName).GetCollection(collectionName);
            GroupArgs g = new GroupArgs();
            var groupdoc = new GroupByDocument();
            groupdoc.Add(FieldName, true);
            g.KeyFields = groupdoc;
            g.ReduceFunction = new BsonJavaScript("function(obj,prev){ prev.count++;}");
            g.Initial = new BsonDocument().Add("count", 0);
            if (query != null)
            {
                g.Query = query;
            }
            var GroupResult = col.Group(g);
            var result = new Dictionary<string, int>();
            foreach (BsonDocument item in GroupResult)
            {
                result.Add(item.GetElement(FieldName).Value.ToString(), (int)item.GetElement("count").Value.AsDouble);
            }
            return result;
        }

TTL索引

使用MongoDB的TTL(TimeToLive)索引,可以实现定时缓存功能,数据经过指定时间后就自动从数据库里面删除。
很多缓存数据现在就是用TTL索引实现15分钟自动清除操作的。

        /// <summary>
        ///     设定数据缓存时间(以创建时间为基础)
        /// </summary>
        /// <param name="collectionName"></param>
        /// <param name="ExpiresMinute"></param>
        /// <param name="database"></param>
        public static void SetCacheTime(string collectionName, int ExpiresMinute, string database = "")
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(database)) database = _defaultDatabaseName;
            MongoCollection col = GetDatabaseByType(database).GetCollection(collectionName);
            if (col.IndexExistsByName("Cache"))
            {
                col.DropIndexByName("Cache");
            }
            var option = new IndexOptionsBuilder();
            option.SetTimeToLive(new TimeSpan(0, ExpiresMinute, 0));
            option.SetName("Cache");
            var indexkeys = new IndexKeysBuilder();
            indexkeys.Ascending(new string[] { nameof(EntityBase.CreateDateTime) });
            col.CreateIndex(indexkeys, option);
        }

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