MongoDB与Pymongo深度实践：从基础概念到无限级评论应用示例

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前言

    随着数据量的爆炸性增长，高效的数据存储与管理成为关键。MongoDB，作为NoSQL数据库的佼佼者，凭借其灵活的文档模型、高可扩展性和强大的查询能力，赢得了广泛关注。本博客将深入浅出地介绍MongoDB的基本概念、核心操作及实际应用，从基础概念到Docker安装，再到pymongo的使用，最后通过无限级评论功能展示MongoDB在项目开发中的实际应用。

MongoDB官方文档：https://www.mongodb.com/zh-cn/docs/manual/

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一、MongoDB

1.基本介绍

    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。它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。

关系型数据库（Relational Databases）

• 代表产品： MySQL, SQLite, PostgreSQL
• 主要功能：
  • 数据存储： 高效、安全地存储结构化数据。
  • 关系管理： 支持复杂的数据关系建模，包括一对一、一对多、多对多等关系。
  • 事务支持： 确保数据的一致性和完整性，通过事务控制来实现。
  • ACID特性： 具备原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）等特点。
• 应用场景： 适合需要强数据一致性和复杂查询的企业级应用，如电商、金融系统等。

NoSQL数据库（Non-Relational Databases）

• 代表产品： Redis
• 主要功能：
  • 高性能： 通过非关系型数据模型，提供极高的读写速度和吞吐量。
  • 灵活性： 支持多种数据类型，如键值对、文档、列族、图等，以适应不同的数据模型需求。
  • 可扩展性： 水平扩展能力强，轻松应对大规模数据增长。
• 应用场景： 适用于对数据一致性要求不那么严格，但追求高性能和可扩展性的场景，如缓存、实时消息系统等。

向量数据库（Vector Databases）

• 代表产品： Elasticsearch (虽然通常被认为是搜索引擎，但也可用于向量搜索), FAISS
• 主要功能：
  • 高级检索： 支持基于向量的相似性搜索，能够高效地在海量数据中查找相似的对象或内容。
  • 优化搜索： 通过向量索引和查询优化技术，实现快速且准确的搜索结果。
  • 灵活匹配： 适用于各种非文本内容的搜索，如图像、音频、视频等多媒体数据。
• 应用场景： 适合需要复杂搜索功能的场景，如推荐系统、图像识别、自然语言处理等。

    关系型数据库提供强大的数据一致性和关系管理能力，适合结构化数据的处理；NoSQL数据库以其高性能和灵活性，成为处理大规模非结构化数据的理想选择；而向量数据库则通过高级检索功能，为需要复杂搜索功能的场景提供了解决方案。
    在实际应用中，还可以根据业务发展和数据量的变化，采用混合数据库架构，结合不同类型数据库的优势，以构建更加高效、灵活、可扩展的数据系统。

2.概念解析

3.常见的数据类型

• Object ID： ⽂档ID
• String： 字符串， 最常⽤， 必须是有效的UTF-8
• Boolean： 存储⼀个布尔值， true或false
• Integer： 整数可以是32位或64位， 这取决于服务器
• Double： 存储浮点值
• Arrays： 数组或列表， 多个值存储到⼀个键
• Object： ⽤于嵌⼊式的⽂档， 即⼀个值为⼀个⽂档
• Null： 存储Null值
• Timestamp： 时间戳， 表示从1970-1-1到现在的总秒数
• Date： 存储当前⽇期或时间的UNIX时间格式

4.Docker 安装

docker search mongo
docker pull mongo
#运行容器
docker run -itd --name mongo -p 27017:27017 mongo --auth 
#进入容器
docker exec -it mongo mongosh admin
#使用admin数据
#创建用户
db.createUser({ user:'admin',pwd:'123456',roles:[ { role:'userAdminAnyDatabase', db: 'admin'},"readWriteAnyDatabase"]});

#配制权限
db.auth('admin', '123456')

5.常用命令

# 进入mongo容器，使用上文创建的账号
docker exec -it mongo mongosh --username admin --password 123456
#查看已经存在的数据库
show dbs;
#创建数据库
use 数据库名
#删除数据库
db.dropDatabase()
#查看集合
show collections;
#创建集合
db.createCollection("news")
#删除集合
db.runoob.drop()
#添加数据
db.集合名.insert({'id':1,'title':'12'})
db.集合名.insert({'id':1,'title':'12','name':'sdfsd'})
#查询所有
db.集合名.find()
#删除数据
db.集合名.remove({"id":1})
#条件查询
db.集合名.find({"id":1})

二、Pymongo

1.基本操作（连接、数据库、集合）

安装：pip install pymongo

pymongo连接：

import pymongo
from urllib import parse
username = parse.quote_plus('admin')   # 对用户名进行编码
password = parse.quote_plus('123456')  # 对密码进行编码
database = "admin" # 数据库名称
host     = "123.123.123.123"
port     = "27017"
mongo = pymongo.MongoClient('mongodb://%s:%s@%s:%s/%s' % ( username, password, host, port, database))

数据库操作：

import pymongo

# 数据库连接
mongo = pymongo.MongoClient("mongodb://127.0.0.1:27017/")

# 创建数据库
my_db  = mongo["my_db"] 

# 查看数据库列表
print(mongo.list_database_names()) # 上面的 my_db 因为没有内容，所以没有被创建的。

集合操作：

import pymongo

mongo = pymongo.MongoClient("mongodb://127.0.0.1:27017/")
my_db = mongo["my_db"]

my_collection = my_db["my_collection"] # 没有往集合里面保存文档之前，mongdb不会真正创建集合!

# 查看集合列表
print(my_db.list_collection_names())

# 删除集合
my_collection.drop() # 删除成功返回true，如果集合不存在，返回false

2.基本操作（增删改查）

添加：

import pymongo

mongo = pymongo.MongoClient("mongodb://127.0.0.1:27017/")
my_db = mongo["my_db"]
my_collection = my_db["my_collection"]

# 添加一个文档
document = { "name": "xiaoming", "mobile": "13012345678","age":16}
ret = my_collection.insert_one(document)
print(ret.inserted_id) # 返回InsertOneResult对象
# 插入文档时，如果没有指定_id，将自动分配一个唯一的id。

# 添加多个文档
document_list = [
 { "name": "xiaoming", "mobile": "13033345678","age":17},
 { "name": "xiaohong", "mobile": "13044345678","age":18},
 { "name": "xiaohei",  "mobile": "13612345678","age":18},
]
ret = my_collection.insert_many(document_list)

# 打印文档_id值列表:
print(ret.inserted_ids)

删除：

import pymongo

mongo = pymongo.MongoClient("mongodb://127.0.0.1:27017/")
my_db = mongo["my_db"]
my_collection = my_db["my_collection"]

# 删除一个文档
query = {"name":"xiaoming"}
my_collection.delete_one(query)

# 删除多个文档
query = { "mobile": {"$regex": "^130"} }
ret = my_collection.delete_many(query)
print("删除了%d个文档" % ret.deleted_count)

import pymongo
from urllib.parse import quote_plus

from bson import ObjectId

if __name__ == "__main__":
   username = quote_plus("mofang")
   password = quote_plus("123456")
   # 获取数据库连接对象
   mongo = pymongo.MongoClient(f"mongodb://{username}:{password}@127.0.0.1:27017/mofang")
   mofang = mongo["mofang"]
   user_list = mofang["user_list"]

   """删除文档"""
   query = {"_id": ObjectId("60d925e127bd4b7769251002")}
   ret = user_list.delete_one(query)
   print(ret)
   print(ret.deleted_count)
   """删除多个文档"""
   query = {"name": "xiaolan"}
   ret = user_list.delete_many(query)
   print(ret.deleted_count)

更新：

import pymongo

mongo = pymongo.MongoClient("mongodb://127.0.0.1:27017/")
my_db = mongo["my_db"]
my_collection = my_db["my_collection"]

# 更新一个文档
query = { "name": "xiaoming" }
data = { "$set": { "age": 18 } }
my_collection.update_one(query, data)

# 更新所有文档
query = { "mobile": {"$regex": "^130"} }
data = { "$set": { "age": 18 } }
my_collection.update_many(query, data)

查询：

import pymongo

mongo = pymongo.MongoClient("mongodb://127.0.0.1:27017/")
my_db = mongo["my_db"]
my_collection = my_db["my_collection"]

# 查看一个文档
ret = my_collection.find_one()
print(ret)

# 查看所有文档
for document in my_collection.find():
   print(document)

# 查看文档部分字段，find和find_one的第二个参数表示控制字段的显示隐藏，1为显示，0为隐藏
for document in my_collection.find({},{ "_id": 0, "name": 1, "mobile": 1 }):
   print(document)

# 条件查询
query = { "age": 18,"name":'22' }
document_list = my_collection.find(query)
for document in document_list:
   print(document)

# 比较运算符
query = { "age": {"$gt":17} }
document_list = my_collection.find(query)
for document in document_list:
   print(document)

# 排序显示
# 单个字段排序：
#         sort("键", 1) 升序
#         sort("键",-1) 降序

# 多个字段排序：
#       sort([("键1",1),("键2",-1)])
document_list = my_collection.find().sort("age",-1)
for document in document_list:
   print(document)
   
# 限制查询结果数量
document_list = my_collection.find().limit(3)
print(document_list)

# 偏移、跳过
#    skip(int)
start = (page -1)*page_size
document_list = my_collection.find().limit(3).skip(3) # 从第3篇文档开始获取3篇文档
print(document_list)

# 自定义条件函数
document_list = my_collection.find({"$where":"this.age==18"})
print(document_list)

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三、MongoDB应用示例：无限级评论

1.MongoDB 工具类

# tools/mongodb.py
import pymongo
from urllib import parse


class Mongodb():
    def __init__(self):
        self.username = parse.quote_plus('admin')  # 对用户名进行编码
        self.password = parse.quote_plus('123456')  # 对密码进行编码
        self.database = "admin"  # 数据库名称
        self.host = "120.46.9.231"
        self.port = "27017"
        self.mongo = pymongo.MongoClient(
            'mongodb://%s:%s@%s:%s/%s' % (self.username, self.password, self.host, self.port, self.database))

        self.my_db = self.mongo["my_db"]

    def add_data(self, name, data):
        self.my_collection = self.my_db[name]
        ret = self.my_collection.insert_one(data)
        print(ret.inserted_id)
        return ret.inserted_id

    def find_where(self, name, query, pagesize, start):
        self.my_collection = self.my_db[name]
        return self.my_collection.find(query).limit(pagesize).skip(start)

    def find_all(self, name, query):
        self.my_collection = self.my_db[name]
        return self.my_collection.find(query)

    def delete_all(self,name,query):
        self.my_collection = self.my_db[name]
        return self.my_collection.delete_many(query)


mdb = Mongodb()
# ret = db.add_data('comment',{"title":"234234","userid":1})
# print(ret)
# res = db.find_all('comment')
# for i in res:
#     print(i)

2.实现无限级评论逻辑

from rest_framework.views import APIView
from rest_framework.response import Response

# Create your views here.
from tools.mongodb import mdb


def generate_tree(source, parent):
    tree = []
    for item in source:
        if item["pid"] == parent:
            item["children"] = generate_tree(source, item["id"])
            tree.append(item)
    return tree


class CommemtView(APIView):
    def delete(self,request):
        mdb.delete_all('comments',{"topid":0})
        mdb.delete_all('comments',{"topid":1})
        return Response({"code": 200,"msg":"删除所有顶级数据。"})

    def post(self, request):
        mdb.add_data('comments', {'id': 1, "title": "第一条评论", "userid": 1, "pid": 0, "topid": 0})
        mdb.add_data('comments', {'id': 2, "title": "第二条评论", "userid": 1, "pid": 0, "topid": 0})
        mdb.add_data('comments', {'id': 5, "title": "第三条评论", "userid": 1, "pid": 0, "topid": 0})
        mdb.add_data('comments', {'id': 3, "title": "顶级评论1下回复id=1的评论", "userid": 1, "pid": 1, "topid": 1})
        mdb.add_data('comments', {'id': 4, "title": "顶级评论1下回复id=3的评论", "userid": 1, "pid": 3, "topid": 1})
        return Response({"code": 200,"msg":"POST添加评论成功。"})

    def get(self, request):
        page = request.GET.get('page', 1)
        page_size = 10
        start = (int(page) - 1) * page_size
        data = mdb.find_where('comments', {"pid": 0}, page_size, start)
        # mdata = list(mdb.find_all('comments',{"pid":0}))
        # count = len(mdata)
        list1 = []
        for i in data:
            dict = {"id": i['id'], 'label': i['title'], 'pid': i['pid']}
            list1.append(dict)
            son = mdb.find_all('comments', {"topid": i['id']})
            for j in son:
                list1.append({"id": j['id'], 'label': j['title'], 'pid': j['pid']})

        print(data)
        resdata = generate_tree(list1, 0)
        return Response({"code": 200, 'reslist': resdata, 'tcount': 99})

3.Vue树形结构展示无限级评论

<template>
  哈哈哈
  <div class="comment-tree">
    <el-tree
      :data="mydata"
      :props="defaultProps"
      node-key="id"
      default-expand-all
    >el-tree>
  div>
  {mydata}} -->
  {reslist}} -->
template>

<script>
import http from '../http'
export default {
    
  data() {
    return {
      mydata: [],
      reslist: [
        {
          id: 1,
          label: "第一条评论",
          pid: 0,
          children: [
            {
              id: 3,
              label: "顶级评论1下回复id=1的评论",
              pid: 1,
              children: [
                {
                  id: 4,
                  label: "顶级评论1下回复id=3的评论",
                  pid: 3,
                  children: []
                }
              ]
            }
          ]
        },
        {
          id: 2,
          label: "第二条评论",
          pid: 0,
          children: []
        },
        {
          id: 5,
          label: "第三条评论",
          pid: 0,
          children: []
        }
      ],
      defaultProps: {
        children: 'children',
        label: 'label',
        disabled: false
      }
    };
  },
  mounted () {
    http.get('/comment/').then(res => {
        console.log("res.data.reslist===>",res.data.reslist);
        this.mydata = res.data.reslist;
    });
  },
};
script>

<style scoped>
.comment-tree {
  max-width: 800px;
  margin: 20px auto;
}
style>