這篇是對MongoDB學習過程的筆記，內容是Udemy上的課程加上自己的一些測試。
為什麼選MongoDB作為NoSQL學習的對象，從圖1可以預見。圖1是現在Database受歡迎程度的排序表，可以看到MongoDB在2020年10月排名第5，也是前5名唯一一個文件導向 (Document-oriented database)的資料庫管理系統的資料庫，下一個的相同性質的資料庫已經排到26名了，所以如果要挑一個CP值最高的來碰，絕對就是MongoDB。
可以先看看目錄之中是否有自己想要查看的內容，直接在本文搜尋標題。當節使用的指令會列於該節最後。
Mongo版本：v4.4.1
目錄
- 資料庫的安裝
- 基本操作 (for windows)
- 資料庫、Collection的建立與刪除
- Document的插入、刪除、查詢、更新、覆蓋
- 外部輸入資料
- 常用的Data type
- 結論
資料庫的安裝
安裝網路上有許多教學，也可以參考下面udemy的連結，mongoDB的安裝在這個教學是可預覽的，這篇筆記的順序也是出自這部教學影片。
但如果你不想安裝，也可以到下面的官網連結，提供了一個測試環境。
基本操作 (for windows)
環境變數設定
- 在windows 開始的搜尋視窗搜尋編 '輯環境系統變數'，進入圖2左邊視窗
- 圖2左。點環境變數(N)，會跳出圖2中央視窗
- 圖2中。點選最上白框變數中的Path，接著點選編輯(E)會進入圖2右的視窗。
- 圖2右。點選新增 (N)，加入MongoDB當初的安裝位置。位置形式可以參考我環境變數的第一列。
啟動MongoDB服務
開啟的MongoDB時，要以系統管理員開啟命令提示字元，你可以在開始的搜尋中搜尋cmd或命令提示字元，並右鍵以系統管理員身分執行。開啟後，如果有完成系統環境設定，可在command line輸入指令，結果見圖3：
:: CMD, 啟動MongoDB
net start MongoDB /* 啟動MongoDB */:: CMD,進入MongoDB
mongo// mongo, 離開MongoDB//
exit:: CMD：關閉MongoDB
net stop MongoDB
help、cls指令
help 是mongoDB中的幫助指令，結果見圖4。他列出了一些指令說明如 show dbs ，或者如果想了解method進一步的細節， 如想了解db的使用，可以下db.help() 。而 cls是清理畫面。
資料庫、Collection的建立與刪除
在MySQL中，結構由大到小依序為database、table、row of data，而對應到Mongo則為database、collection、document。而一個初始的mongo中，會有三個預設的database，admin、config、local，可以使用 show dbs看到。
建立、使用Database與Collections
首先是建立database，建立跟使用的指令都是 use <db_name>，但是如果在創建的database中沒有collection，那你使用 show dbs 時，並不會看到新建的database。必須要使用 db.createCollection(<db_name>)，建立完collection後，再使用 show dbs 時，才可以看到建立的database。執行結果見圖5。
創建了collection後，如果我們要查看collection可以使用 db.getCollectionNames()，並使用 db.<collection_name> 操作collection，例如可以使用db.<collection_name>.drop() 來刪除collection。但是如果建立的collection名稱並不是英文字母開頭，如名字是123，那就必須使用 db.getCollection(<collection_name>) 來操作collection。而如果你要刪除database時，可以使用 db.dropDatabase()。也或者，因為當database沒有collection時，database也會自動刪除，所以當把所有collection刪除時，也能達到相同效果。執行結果見圖6。
查看、刪除Database與Collections
// 指令列表 //// 顯示現有的資料庫 //
show dbs// 使用、建立資料庫 //
use <db_name>// 顯示目前使用的資料庫 //
db.getName()// 建立collection //
db.createCollection(<collection_name>)// 顯示collection列表 //
db.getCollectionNames()// 操作collection //
db.<colletion_name>
db.getCollection(<colletion_name>)// 刪除colletion //
db.getCollection(<colletion_name>).drop()// 刪除database //
db.dropDatabase()
Document的插入、刪除、查詢、更新、覆蓋
在mongo中的document都是json格式，格式、基本說明如下：
- 由array (中括號 [])，以及object(大括號{})所組成
- 在object中，可以由field, value成為成對數組，並以冒號(:)區隔
- 在value中，可以儲存數字、字串、布林函數、array、object
- 每個object中的field不需要相同，使其沒有schema的限制，更為自由
因為練習時常常需要建立json，但時常會有格式不正確的問題，發生錯誤時，我就會透過網站驗證一下。
### json格式範例
[
{
"first_name": "Robin",
"last_name": "Jackman",
"title": "Software Engineer",
"salary": 5500,
"hire_date": "2001-10-12"
},
{
"first_name": "Taylor",
"last_name": "Edward",
"title": "Software Architect",
"salary": 7200,
"hire_date": "2002-09-21"
},
{
"test":[
{
"key": "value"
}
]
}
]而如果你將json放入mongo之後，他的格式將不會是json，而是被轉換為bson，意義是Binary json目的是提高mongo儲存與掃描的效率。範例可以看圖6，他的field為 _id時，value是 objectID(...) ，這並不是json的合法格式。
Document的插入、刪除
插入有兩個指令 db.<collection_name>.insertOne(document)，與db.<collection_name>.insertMany(documents)。 函數中放置的document就是json物件，而顧名思義 insertOne是插入一個objec的json物件、insertMany則可以插入一個array。執行結果可以見圖7左。
刪除也有兩個指令db.<collection_name>.deleteOne(filter)，db.<collection_name>.deleteMany(filter)。可以透過給定條件filter，篩選出document，來進行刪除。其中 deleteOne是刪除一個物件，但如果篩選出現兩個以上的結果時，則會刪除第一個document；deleteMany則是刪除多個物件。而filter則是也是json格式，例如 {"a":1}。執行結果可以見圖7右。
而 filter 可以使用條件式的方式書寫，如我要查詢field為a中，大於0的數值，則 filter為 {"a": {$gt:0}}，其他operators可以參考下面網址。
// 插入程式碼 //
db.employee.drop()
db.employee.insertOne({
"first_name": "Robin",
"last_name": "Jackman",
})
db.employee.insertOne([{
"first_name": "Robin",
"last_name": "Jackman",
},
{'a':1, 'b':2
}])
db.employee.insertMany([{
"first_name": "Robin",
"last_name": "Jackman",
},
{'a':1, 'b':2
}])
db.employee.find().pretty()// 刪除程式碼 //
db.employee.drop()
db.employee.insertMany(
[
{
"a":1,
"b":2
},
{
"a":1,
"b":2
},
{
"a":1,
"b":2
}
])
db.employee.find()
db.employee.deleteOne({"a":1})
db.employee.find()
db.employee.deleteMany({"a":1})
db.employee.find()db.employee.deleteMany({"a":{"$gt":0}})
Document的查詢、更新
與前面相似，查詢、更新分別也有針對一個與多個document操作的函數。一次查詢一個document的函數 db.<collection_name>.findOne(filter, projection)，如果設定的條件找到多的結果，則回傳第一個；而一次查詢多個的函數為 db.<collection_name>.find(filter, projection) 。如果filter為空，則回傳所有結果；projection則為選擇需要的field，如果field為空，則回傳所有篩選結果。
而projection 的寫法為{ <field1>: <value>, <field2>: <value> … }，如果需要篩選field1，則會寫成 {field: 1}。
針對單一ducoment進行更新的函數為db.<collection_name>.updateOne(filter, oupdate_object)，而針對多個ducoment進行更新的函數，則為db.<collection_name>.updateMany(filter, oupdate_object) ，而oupdate_object 為 $set(指定field: 更新數值) 。
所以當我想要將資料庫中，薪水大於1000的員工，都變成500，那就會寫成 db.<collection_name>.updateMany("Salary":{"$gt":1000}, $set("Salary":500)) ，相關的執行結果如圖8.。
// 建立document//
db.employee.drop()
db.employee.insertMany(
[
{
"Salary":1000,
"_id":0
},
{
"Salary":1000,
"_id":1
},
{
"Salary":1000,
"_id":2
},
{
"Salary":2000,
"_id":3
}
])// 查詢程式碼 //
db.employee.findOne()
db.employee.findOne({'Salary':1000})
db.employee.find()
db.employee.find({'Salary':1000})// 更新程式碼 //
db.employee.updateOne({"Salary":{"$gte":1000}}, {$set:{"Salary":500}})
db.employee.find()db.employee.updateMany({"Salary":{$gte:1000}}, {$set:{"Salary":900}})
db.employee.find()db.employee.updateOne({"_id":0}, {$set:{"Position":"PM"}})
db.employee.find()db.employee.updateMany({"_id":{$gte:2}}, {$set:{"Position":"RD"}})
db.employee.find()db.employee.find({"Salary":{$gte:900}}, {"Position":1})
Document的覆蓋
當你想要將一個document以另一個document進行覆蓋時，有兩個函數可以做到這件事，document進行覆蓋的 db.<collection_name>.replaceOne(filter, document) 與針對所有結果進行覆蓋的db.<collection_name>.update(filter, document/oupdate_object)。
其中db.<collection_name>.update 的第二個參數，如果你給的是document ，則效果與db.<collection_name>.replaceOne 相同；而如果是給oupdate_object 則效果與db.<collection_name>.updateOne 相同。
但需要注意的一點是，這裡覆蓋的document，他是將document中的field, value進行替換，但是document的_id是不會變的，而如果你嘗試要更改_id，則會回報錯誤。執行結果如圖9.。
// 替換程式碼 //
db.employee.drop()
db.employee.insertMany(
[
{
"Salary":1000,
"_id":0
},
{
"Salary":1000,
"_id":1
},
{
"Salary":1000,
"_id":2
},
{
"Salary":2000,
"_id":3
}
])
db.employee.replaceOne({"_id":0}, {"Position":"PM"})
db.employee.find()
db.employee.update({"_id":1}, {$set:{"Position":"HR"}})
db.employee.find()
db.employee.update({"_id":2}, {"Position":"RD"})
db.employee.find()
db.employee.update({"_id":3}, {"Position":"RD", '_id':4})
db.employee.find()
db.employee.replaceOne({"_id":3}, {"Position":"SA", '_id':3})
db.employee.find()外部輸入資料 - mongoimport
當我們想要直接從外部import json檔案進MongoDB時，可以使用mongoimport。這個指令是要在cmd的環境下執行的，不是在mongo的環境。但如果是windows的使用者，有可能會發生無法找到執行檔的問題，此時就要下載相關的toolbox，連結如下：
下載下來解壓縮後，會出現一個bin的資料夾，裡面就可以看到mongoimport的執行檔，如下圖。此時將這些執行檔複製到mongo的bin資料夾(就是上面加入環境變數的路徑)，此時再cmd中就能執行 mongoimport 的指令。
使用方法是這樣的，其中 -d指的是資料庫的名字， -c是collection的名字， -jsonArray 是指輸入的檔案格式，-drop 則是指刪除先前創建的collection，重新建立一個新的collection。
mongoimport <json路徑> -d <db_name> -c <collection_name> -jsonArray --drop詳細的使用方法見 -help，執行結果如下圖。可以看到他連結到local mongdb的路徑，並且drop掉test.test這個collection，最後成功導入2個documents。
常用的Data Type
MongoDB的shell，其實就是javascript的Client，所以裡面是可以寫javascript語法的。所以一些MongoDB的資料格式，會透過javascript創建，再儲存進MongoDB中。如果是以其他語言使用，也會有對應的driver可以處理，支援的drive可以參考下面網站。
https://docs.mongodb.com/drivers/
String、Number、Boolean
如果我們想要看一個value的data type，可以透過先以 var 將物件存下來，再以 typeof 查看。而存取的方式，則可以用 db.<collection_name>.findOne儲存，再呼叫裡面的field。舉例而言 var result = db.employee.findOne({Salary:1000}) 就是將篩選的結果存在result裡面，此時我要看Salary的內容時，就可以使用 result.Salary。執行結果如圖10，像是500是 number、true是 boolean、HR是 string，而其他像是array會是object，都會被歸在 object中。
db.employee.drop()
db.employee.insertMany([
{
"Salary":500,
"_id":0
},
{
"Position":"HR",
"Salary":1000,
"Tenure":4.56,
"Stay":true,
"Phone_number":{
home:22222222,
mobile:0911111111
}
}]
)var result = db.employee.findOne({Salary:1000})
result.Position
typeof result.Position
result.Salary
typeof result.Salary
result.Stay
typeof result.Stay
result._idt
typeof result._idt
result.Phone_number
typeof result.Phone_number
時間數據類型 date
時間類型是挺煩的，很容易因為起算的時區不同而有誤差。常用的function是 Date，而他基本上有三種用法：
- 不輸入參數
new Date()：顯示現在時間 - 輸入數字
new Date(number)：顯示自1970-01-01以來過了幾毫秒，如果輸入new Date(1000*60)則結果會是ISODate("1970-01-01T00:01:00Z")過了一分鐘。 - 輸入日期格式文字
new Date(string)：舉例而言，你可以輸入new Date("2018-5-1")，結果會是ISODate("2018-05-01T00:00:00Z")。而可以接受的日期格式可以參考，如果輸入錯誤的格式會出現NA
new Date()
new Date(0)
new Date(1000*60)
new Date("2018-5-1")
typeof new Date("2018-5-1")
+ new Date("2018-5-1")
typeof + new Date("2018-5-1")
new Date("2018/05/01")db.employee.insertOne({"Time":new Date("2018/05/01")
})
var result = db.employee.findOne({"Time":new Date("2018/05/01")
})
result._id
typeof result._id
result.Time
typeof result.Time
new Date("2018/05")
結論
MongoDB的設計允許document有不同的schema，以及value允許object、array，使儲存結構更為自由。但是，實務上若真的將schema設計的不一樣，這對於DB後續的使用是非常不方便的，所以我們是利用他自由，但仍要加上規範。意思就是在一個collection中我們還是會使用相同的schema，不然也是很難用。
這篇文章說明了MongoDB的基本特性、安裝、CRUD的做法，以及數據類型。但這裡還沒提到的是一些較複雜的篩選方式，以及詳細連線到driven的方式。後幾篇再整理。
