MongoDB 目前非常流行,在最近的 DB-Engine 排名中居第5位,仅次于传统的关系型数据库如 Oracle、Mysql。
然而在非关系型数据库领域,MongoDB已经持续成为佼佼者一段时间了,这与 MongoDB的一些优势存在一定关系:
无模式(Schema),便于快速开发;
面向文档化的数据,基于BSON格式(类JSON),灵活性强
高性能,得益于其内存计算能力;
副本集、自动分片特性,提供了高可用及水平扩展能力
MongoDB 的主要对象包括数据库(database)、集合(collection)、文档对象(document),与关系型数据库的对应关系如下:
MySql | MongoDB |
---|---|
schema | database |
table | collection |
record | document |
column | field |
与关系型数据库一样,MongoDB也支持索引(不支持外键),然而其没有定义固定的列(Column),字段可以是任何类型的值,比如数值、数组或嵌套文档等。 在最近发布的4.0版本中,MongoDB开始支持事务。可见,在未来这些数据库之间的差异只会越来越少。
Spring-Data-Mongo 是Spring框架对于MongoDB 数据读写的ORM 封装, 与 大家熟悉的 JPA一样,其在MongoDB-Java-Driver基础之上做了一些封装,令应用开发更加简便。
如下是 SpringData 整体框架的一个概要:
从上图中可以看出,SpringData 是基于分层设计的。从下之上,分别是:
数据库层;
驱动层(JDBC/Driver);
ORM层(Repository);
接下来的篇幅,主要针对如何在项目中使用框架进行MongoDB数据库的读写,部分代码可供参考。
其中 spring-boot-starter-mongodb 是一个胶水组件,声明对它的依赖会令项目自动引入 spring-data-mongo 、 mongodb-java-driver 等基础组件。
我们在 application.properties 中声明一段配置:
不难理解,这里是数据库主机、端口、用户密码、数据库的设置。
接下来,要定义数据集合(collection) 的一个结构,以 Book 实体为例:
这里,我们给Book 实体定义了一些属性:
属性名 | 描述 |
---|---|
id | 书籍ID |
author | 作者 |
category | 书籍分类 |
title | 书籍标题 |
voteCount | 投票数量 |
price | 价格 |
publishDate | 发布日期 |
updateTime | 更新时间 |
createTime | 创建时间 |
除此以外,我们还会用到几个注解:
注解 | 描述 |
---|---|
@Document | 声明实体为MongoDB文档 |
@Id | 标记ID属性 |
@Indexed | 单键索引 |
@CompoundIndexes | 复合索引集 |
@CompoundIndex | 复合索引 |
关于MongoDB索引形态,可以参考 官方文档 做一个详细了解。
ORM 框架可以让你通过操作对象来直接影响数据,这样一来,可以大大减少上手的难度,你不再需要熟悉大量驱动层的API了。
Spring-Data-Mongo 实现了类JPA的接口,通过预定义好的Repository可实现 代码方法到数据库操作语句DML 的映射。
下面是一些例子:
BookRepository
我们所看到的 findByAttribute 将会直接被转换成对应的条件查询,
如 findByAuthor 等价于
接下来,我们可以方便的在业务逻辑层(service层) 对Repository 进行调用,如下:
关于Repository 映射规则,可以从 这里 找到详细介绍。
有时候,Repository的方法映射无法较好的满足一些特定场景,比如高级检索、局部更新、覆盖索引查询等等, 此时可以使用框架提供的 MongoTemplate 工具类来完成这些定制。
MongoTemplate 提供了大量的 Criteria API 来封装 Mongo-Java-Driver的实现。
我们一方面可以选择直接使用该API,另一方面,则可以更加 "优雅" 的整合到Repository 接口,如下面的代码:
声明 Custom 接口
声明接口继承关系
实现类
利用 AOP的魔法 ,Spring 框架会自动将我们这段代码实现 织入 到Bean对象中, 这样一来,我们原先对Repository的依赖引用方式就不需要改变了。
SpringBoot中完成Mongodb的自动化配置,是通过 MongoAutoConfiguration、MongoDataAutoConfiguration 完成的。
其中MongoAutoConfiguration的实现如下:
从上面的代码可见,如果应用代码中未声明 MongoClient、MongoDbFactory,那么框架会根据配置文件自动做客户端的初始化。
通过声明,可以取消这些自动化配置:
真实线上的项目中,会对MongoDB 客户端做一些定制 ,下面介绍几个常见用法
这里我们所关心的,往往是连接池大小、超时参数阈值、队列这几个,
如下:
通过 SpringDataMongo 定义的实体,会自动写入一个 _class 属性,大多数情况下这个不是必须的,可以通过配置去掉:
public MongoTemplate mongoTemplate(MongoDbFactory mongoDbFactory, MongoMappingContext context) {
MongoTemplate mongoTemplate = new MongoTemplate(mongoDbFactory, converter);
return mongoTemplate;
一些基础的字段类型,如 int 、long、string,通过JDK 装箱类就可以完成, 对于内嵌的对象类型,SpringDataMongo框架会将其转换为 DBObject对象(java driver 实体)。
一般情况下这已经足够了,但某些场景下你不得不实现自己的序列化方式,比如通过文档存储某些特殊格式的内容。
这需要用到 Converter 接口,如下面的代码:
MongoDB 本身支持读写分离的实现,前提是采用副本集、分片副本集的架构, 通过声明客户端的 ReadPreference 级别可以达到优先读主、优先读备的控制。
上面的代码中,将会为MongoClient 设置 secondaryPreferred 的读级别。 ReadPreference 级别包括以下几种:
级别 | 描述 |
---|---|
primary | 默认值,只从主节点读,主节点不可用时报错 |
primaryPreferred | 优先主节点(primary)读,主节点不可用时到从节点(secondary)读 |
secondary | 仅从备节点(secondary)读取数据 |
secondaryPreferred | 优先从备节点读,从节点不可用时到主节点读取 |
nearest | 到网络延迟最低的节点读取数据,不管是主节点还是从节点 |
MongoDB 是当下 NoSQL 数据库的首选,也有不少服务化架构采用了 MongoDB作为主要数据库, 其在 4.x版本中即将推出事务功能,在未来该文档数据库相对于RDBMS的差距将会大大缩小。 也正由于MongoDB 具备 简单、易扩展、高性能等特性,其社区活跃度非常高,是非常值得关注和学习的。
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