MongoDB 4.X CRUD基本操作

本文总结了MongoDB 4.X在mongo shell客户端涉及的对文档一些基本的增删改查操作，即CRUD操作。主要结合了自己平时使用MongoDB的操作命令，更详细的命令可以参考官方文档： https://docs.mongodb.com/manual/crud/ 。

创建(Create Operations)

创建(Create Operations)也叫插入操作，当集合不存在时，插入操作同时也会创建集合。MongoDB提供以下几种插入文档方法：

• db.collection.insert()：在指定集合中插入单个或多个文档。
• db.collection.insertOne()：在指定集合中插入单个文档(版本3.2新增)。
• db.collection.insertMany()：在指定集合中插入多个文档(版本3.2新增)。

db.collection.insert()

在平时的使用当中，db.collection.insert()是我用得最多的文档插入方式，具体的语法格式如下：

db.collection.insert(
   <document or array of documents>,
   {
     writeConcern: <document>,
     ordered: <boolean>
   }
)

参数说明：

• document：指定一个或多个文档；
• writeConcern：文档写入确认级别(可选)，关于读写策略确认级别，以后再进行讨论；
• ordered：指定文档是否按顺序插入(可选)，默认为true；
  • 当指定为true时，插入多个文档时将文档排序保存在一个数组中进行插入，如果其中有一个文档插入失败，则会导致数组中余下的文档不进行插入操作；
  • 当指定为false时，插入多个文档时将文档不进行排序保存在一个数组中进行插入，如果其中有一个文档插入失败，则不影响数组中余下的文档进行插入操作。

如果插入的文档当中没有指定_id字段，则MongoDB会自动为文档生成具有唯一ObjectId值的字段_id。

使用示例：

// 没有指定_id字段的插入单个文档
db.products.insert( { item: "card", qty: 15 } );

// 指定_id字段的插入单个文档
db.products.insert( { _id: 10, item: "box", qty: 20 } );

// 插入多个文档，不进行排序，多个文档包含在数组[]中
db.products.insert(
   [
     { _id: 11, item: "pencil", qty: 50, type: "no.2" },
     { item: "pen", qty: 20 },
     { item: "eraser", qty: 25 }
   ]
);

// 插入多个文档，并进行排序
db.products.insert(
   [
     { _id: 20, item: "lamp", qty: 50, type: "desk" },
     { _id: 21, item: "lamp", qty: 20, type: "floor" },
     { _id: 22, item: "bulk", qty: 100 }
   ],
   { ordered: false }
);

db.collection.insertOne()

语法格式如下：

db.collection.insertOne(
   <document>,
   {
      writeConcern: <document>
   }
)

参数说明：

参考db.collection.insert()的参数说明。

使用示例：

// 单行插入文档，关于_id字段指定与否也与db.collection.insert()一致
db.products.insertOne( { item: "card", qty: 15 } );

db.collection.insertMany()

语法格式如下：

db.collection.insertMany(
   [ <document 1> , <document 2>, ... ],
   {
      writeConcern: <document>,
      ordered: <boolean>
   }
)

参数说明：

参考db.collection.insert()的参数说明。

使用示例：

参考db.collection.insert()的参数说明。

关于返回确认信息

db.collection.insert()在插入文档成功之后返回的信息相对较为简洁：

db.products.insert( { item: "card", qty: 15 } );
WriteResult({ "nInserted" : 1, "writeConcernError" : [ ] })

db.collection.insertOne()和db.collection.insertMany()返回的信息较为详细：

db.products.insertOne( { item: "card", qty: 15 } );
{
    "acknowledged": true,
    "insertedId": ObjectId("5eccbd214139000074003be8")
}

db.products.insertMany( [
      { _id: 10, item: "large box", qty: 20 },
      { _id: 11, item: "small box", qty: 55 },
      { _id: 12, item: "medium box", qty: 30 }
   ] );
{
    "acknowledged": true,
    "insertedIds": [
        10,
        11,
        12
    ]
}

查询(Read Operations)

查询(Read Operations)读操作，是对集合中已存在的文档进行查询，即对应关系型数据库当中的select操作，比如MySQL，MongoDB提供以下几种主要查询文档方法：

• db.collection.find()：查询指定集合中满足条件的一个或多个文档和视图；
• db.collection.findOne()：查询指定集合中满足条件的第一个文档，并以格式化方式展现，通过pretty()方法。

来自官方文档的测试数据：

db.inventory.insertMany([
   { item: "journal", qty: 25, size: { h: 14, w: 21, uom: "cm" }, status: "A" },
   { item: "notebook", qty: 50, size: { h: 8.5, w: 11, uom: "in" }, status: "A" },
   { item: "paper", qty: 100, size: { h: 8.5, w: 11, uom: "in" }, status: "D" },
   { item: "planner", qty: 75, size: { h: 22.85, w: 30, uom: "cm" }, status: "D" },
   { item: "postcard", qty: 45, size: { h: 10, w: 15.25, uom: "cm" }, status: "A" }
]);

db.collection.find()

db.collection.find()可以说是使用频率最高的方法了，可以用来查询数据库集合当中的文档。

语法格式如下：

db.collection.find(<query>, <projection>)

• query：查询表达式；
• projection：指定查询结果集中需要显示的字段。
  • Col_name:1｜true 代表显示该字段;
  • Col_name:0 | false 代表不显示该字段。

_id字段是默认显示的，如果不想显示，则显式指定{"_id" : 0}。

查询所有文档：

db.inventory.find()

或

db.inventory.find({})

db.collection.findOne()

db.collection.findOne()方法显示符合条件查询的第一条文档，接受的参数与db.collection.find()方法一致。

条件查询操作符

通常对文档的查询，是需要带条件的，而很少使用到不带条件的全文档检索，以下总结了几种常使用的查询操作符：

比较操作符

比较操作符涉及的操作如下表所示：

名称	说明
$eq	与指定值相等
$gt	大于指定的值
$gte	大于或等于指定的值
$in	指定的值在数组中
$lt	小于指定的值
$lte	小于或等于指定的值
$ne	所有不等于指定的值
$nin	指定的值不在数组中

使用示例：

// $eq:等值查询 SQL: SELECT * FROM inventory WHERE status = "D";
db.inventory.find( { status: "D" } )

// $ne 同$eq

// $gt:范围查询(以大于为例) SQL: SELECT * FROM inventory WHERE qty > 30;
db.inventory.find( { qty: { $gt: 30 } } )

// $gte、$lt、$lte 同$gt

// $in:或查询，可使用or代替 SQL: SELECT * FROM inventory WHERE status in ("A", "D")
db.inventory.find( { status: { $in: [ "A", "D" ] } } )

// $nin 同$in

逻辑操作符

逻辑操作符涉及的操作如下表所示：

名称	说明
$and	指定查询同时满足多个条件查询子句
$not	指定查询不满足条件查询子句
$nor	指定查询无法满足多个条件查询子句
$or	指定查询满足其中某个条件查询子句

使用示例：

// $and: 逻辑与查询 SQL: SELECT * FROM inventory WHERE status = "A" AND qty < 30;
db.inventory.find( { $and: [ { status: { $eq: "A" },  qty: { $lt: 30 } } ] } )

// $not: 不符合查询 SQL: SELECT * FROM inventory WHERE status <> "A";
db.inventory.find( { status: { $not: { $eq: "A" } } } )

/*
$nor: 无法同时满足多个条件查询,字段不存在时也符合 SQL: SELECT * FROM inventory WHERE status <> "A" AND qty > 30; 
符合以下条件之一都会出现在结果集中:
1.文档包含status和qty字段并且符合条件;
2.文档包含status字段并且符合条件，不包含qty字段;
3.文档不包含status字段，包含qty字段并且符合条件;
4.文档不包含status字段和qty字段。
*/
db.inventory.find( { $nor: [ { status: { $eq: "A" } },  { qty: { $lt: 30 } } ] } )

// $or: 逻辑或查询 SQL: SELECT * FROM inventory WHERE status = "A" OR qty < 30;
db.inventory.find( { $or: [ { status: "A" }, { qty: { $lt: 30 } } ] } )

元素操作符

元素操作符主要涉及的操作如下表所示：

名称	说明
$exists	指定查询文档是否有对应的字段
$type	指定查询文档的某个字段是否是对应类型

使用示例：

// $exists: 是否存在指定字段查询
db.inventory.find( { price: { $exists: true } } )

// $type: 字段是否是指定类型查询
db.inventory.find( { "qty": { $type: "double" } } )

评估操作符

评估操作符主要涉及的操作如下表所示，更多操作符可以参考官方文档：https://docs.mongodb.com/manual/reference/operator/query-evaluation/。

名称	说明
$expr	为同一个文档中的字段指定表达式并且符合条件的查询，比如比较同一文档当中两个字段的值
$mod	为字段值取模并且符合条件的查询

为了更好的使用这两个主要的操作符，额外创建个文档：

db.monthlyBudget.insertMany([
    { "_id" : 1, "category" : "food", "budget": 400, "spent": 450 },
    { "_id" : 2, "category" : "drinks", "budget": 100, "spent": 150 },
    { "_id" : 3, "category" : "clothes", "budget": 100, "spent": 50 },
    { "_id" : 4, "category" : "misc", "budget": 500, "spent": 300 },
    { "_id" : 5, "category" : "travel", "budget": 200, "spent": 650 }
]);

使用示例：

// $expr: 允许使用聚合表达式，这里以$gt为例，更多表达式参考 https://docs.mongodb.com/manual/meta/aggregation-quick-reference/#aggregation-expressions
db.monthlyBudget.find( { $expr: { $gt: [ "$spent" , "$budget" ] } } )

// $mod: 对字段所在值进行取模运算，显示符合条件的查询，如qty字段值对4取模，并且余数为0
db.inventory.find( { qty: { $mod: [ 4, 0 ] } } )

更新(Update Operations)

更新(Update Operations)是对已存在的文档进行修改操作，MongoDB提供以下几种主要更新文档方法：

• db.collection.update()：更新或替换集合中符合条件的一个或多个文档；
• db.collection.updateOne()：只更新集合中符合条件的第一个文档，即使有多个文档(版本3.2新增);
• db.collection.updateMany()：更新集合中所有符合条件的文档(版本3.2新增)。

db.collection.update()

根据update指定的表达式可以修改文档中符合条件的字段或代替整个文档。具体的语法格式如下：

db.collection.update(
   <query>,   //查询表达式
   <update>,  //更新表达式
   {
     upsert: <boolean>,
     multi: <boolean>,
     writeConcern: <document>,
     collation: <document>,
     arrayFilters: [ <filterdocument1>, ... ],
     hint:  <document|string>                   // 版本4.2新增
   }
)

参数说明：

• query：更新文档的查询表达式；如果指定了参数upsert: true并且集合中没有符合查询条件的文档，查询条件中有关于字段_id指定了.分隔符的，并不会插入新的文档；

• update：主要包含三种格式

  • 1.更新文档：只包含更新操作符表达式；
  • 2.替换文档：只包含<field1>: <value1>对；
  • 3.聚合管道：版本4.2新增，详细参考官方文档。

• upsert：当query查询条件没符合更新的文档，就新创建文档(可选)，默认值为false；

• multi：是否更新多个符合条件的文档(可选)，默认值为false，只更新符合条件的第一个文档；

• writeConcern：参考db.collection.insert()相同参数说明；

• collation：指定校对规则(可选，版本3.4新增)；

• arrayFilters：文档数组更新过滤操作符(可选，版本3.6新增)；

  详细参考：https://docs.mongodb.com/manual/reference/method/db.collection.update/#specify-arrayfilters-for-array-update-operations

• hint：采用文档或字符串的形式指定适用于查询表达式的索引，如果索引不存在则报错(可选，版本4.2新增)。

使用示例：

使用示例将通过使用两种场景进行，一是没有使用参数选项upsert，二是使用参数选项upsert。

• 不使用选项upsert

// 测试数据
db.books.remove({});

db.books.insertMany([
  {
    "_id" : 1,
    "item" : "TBD",
    "stock" : 0,
    "info" : { "publisher" : "1111", "pages" : 430 },
    "tags" : [ "technology", "computer" ],
    "ratings" : [ { "by" : "ijk", "rating" : 4 }, { "by" : "lmn", "rating" : 5 } ],
    "reorder" : false
   },
   {
    "_id" : 2,
    "item" : "XYZ123",
    "stock" : 15,
    "info" : { "publisher" : "5555", "pages" : 150 },
    "tags" : [ ],
    "ratings" : [ { "by" : "xyz", "rating" : 5 } ],
    "reorder" : false
   }
]);


/* 使用选项参数 upsert: true
1、如果查询表达式找到匹配的文档，则执行更新操作；
2、如果查询表达式没有找到匹配的文档，则执行插入操作；
*/
db.books.update(
   { item: "ZZZ135" },   // 查询表达式
   {                     // 更新或替换文档
     item: "ZZZ135",
     stock: 5,
     tags: [ "database" ]
   },
   { upsert: true }
);

// 1.使用更新操作表达式
/* $set操作符
1、查询表达式指定需要更新的文档 _id;
2、$inc操作符: stock的字段值+5;
3、$set操作符: 替换item字段值，替换嵌入文档info的publisher字段值，替换tags字段值，替换数组ratings的第二个元素值
*/
db.books.update(
   { _id: 1 },
   {
     $inc: { stock: 5 },
     $set: {
       item: "ABC123",
       "info.publisher": "2222",
       tags: [ "software" ],
       "ratings.1": { by: "xyz", rating: 3 }
     }
   }
);
更新之后的文档：
{

  "_id" : 1,
  "item" : "ABC123",
  "stock" : 5,
  "info" : { "publisher" : "2222", "pages" : 430 },
  "tags" : [ "software" ],
  "ratings" : [ { "by" : "ijk", "rating" : 4 }, { "by" : "xyz", "rating" : 3 } ],
  "reorder" : false
}

// 2.为已存在的数组添加元素
// $push操作符： 为指定文档数组ratings添加一个元素
db.books.update(
   { _id: 2 },
   {
     $push: { ratings: { "by" : "jkl", "rating" : 2 } }
   }
);
更新之后的文档：
{
  "_id" : 2,
  "item" : "XYZ123",
  "stock" : 15,
  "info" : {
   "publisher" : "5555",
   "pages" : 150
  },
  "tags" : [ ],
  "ratings" : [
   { "by" : "xyz", "rating" : 5 },

   { "by" : "jkl", "rating" : 2 }

  ],
  "reorder" : false
 }

// 3.文档移除字段
// $unset操作符： 移除文档的指定字段，为_id:1文档移除tags字段
db.books.update( { _id: 1 }, { $unset: { tags: 1 } } );
更新后的文档：
{
  "_id" : 1,
  "item" : "TBD",
  "stock" : 0,
  "info" : {
   "publisher" : "1111",
   "pages" : 430
  },
  "ratings" : [ { "by" : "ijk", "rating" : 4 }, { "by" : "lmn", "rating" : 5 } ],
  "reorder" : false
 }

// 4.替换整个文档
// 替换_id：2的文档
db.books.update(
   { _id: 2 },
   {
     item: "XYZ123",
     stock: 10,
     info: { publisher: "2255", pages: 150 },
     tags: [ "baking", "cooking" ]
   }
);
更新后的文档：
{
   "_id" : 2,
   "item" : "XYZ123",
   "stock" : 10,
   "info" : { "publisher" : "2255", "pages" : 150 },
   "tags" : [ "baking", "cooking" ]
}

// 5.更新多个文档
db.books.update(
   { stock: { $lte: 10 } },
   { $set: { reorder: true } },
   { multi: true }
);
更新后的全部文档：
[
  {
    "_id" : 1,
    "item" : "ABC123",
    "stock" : 5,
    "info" : {
     "publisher" : "2222",
     "pages" : 430
    },
    "ratings" : [ { "by" : "ijk", "rating" : 4 }, { "by" : "xyz", "rating" : 3 } ],

    "reorder" : true

   }
   {
     "_id" : 2,
     "item" : "XYZ123",
     "stock" : 10,
     "info" : { "publisher" : "2255", "pages" : 150 },
     "tags" : [ "baking", "cooking" ],

     "reorder" : true

   }
]

• 使用upserts选项

/* 使用选项参数 upsert: true
1、如果查询表达式找到匹配的文档，则执行更新操作；
2、如果查询表达式没有找到匹配的文档，则执行插入操作；
*/

// 1.插入未符合更新条件的文档
db.books.update(
   { item: "ZZZ135" },   
   {                     
     item: "ZZZ135",
     stock: 5,
     tags: [ "database" ]
   },

   { upsert: true }      

);
因为集合并未满足条件的文档，则插入的文档为：
{
  "_id" : ObjectId("5da78973835b2f1c75347a83"),
  "item" : "ZZZ135",
  "stock" : 5,
  "tags" : [ "database" ]
}

// 2.插入未符合更新条件并且基于更新操作符的文档
// 如果没有符合更新查询条件，并且使用的是更新操作符，则会基于当前的查询条件和更新操作符字段插入新的文档
db.books.update(
   { item: "BLP921" },   
   {                     
      $set: { reorder: false },
      $setOnInsert: { stock: 10 }
   },
   { upsert: true }      
);
新插入的文档为：
{
  "_id" : ObjectId("5da79019835b2f1c75348a0a"),
  "item" : "BLP921",
  "reorder" : false,
  "stock" : 10
}

// 3.插入未符合更新条件并且基于聚合管道的文档
// 关于聚合管道请参考官方文档：https://docs.mongodb.com/manual/reference/method/db.collection.update/#update-with-aggregation-pipeline

// 4.插入未符合更新条件并且同时联合多文档操作符的文档
如果不符合查询条件，则只会插入单个文档
db.books.update(
  { "info.publisher": "Self-Published" },   
  {                                         
    $set: { reorder: false, tags: [ "literature", "hardcover" ], stock: 25 }
  },
  { upsert: true, multi: true }             
);
新插入的文档：
{
  "_id" : ObjectId("5db337934f670d584b6ca8e0"),
  "info" : { "publisher" : "Self-Published" },
  "reorder" : false,
  "stock" : 25,
  "tags" : [ "literature", "hardcover" ]
}

db.collection.updateOne()

根据update指定的参数可以修改文档中符合条件的字段或代替整个文档，与db.collection.update()不同的是每次只更新单个文档。

语法格式如下：

db.collection.updateOne(
   <filter>,
   <update>,
   {
     upsert: <boolean>,
     writeConcern: <document>,
     collation: <document>,
     arrayFilters: [ <filterdocument1>, ... ],
     hint:  <document|string>        
   }
)

参数说明：

参考db.collection.update()的参数说明。

使用示例：

// 参考db.collection.update()

db.collection.updateMany()

根据update指定的参数可以修改文档中符合条件的字段或代替整个文档，与db.collection.updateOne()不同的是更新所有符合条件的文档。

语法格式如下：

db.collection.updateMany(
   <filter>,
   <update>,
   {
     upsert: <boolean>,
     writeConcern: <document>,
     collation: <document>,
     arrayFilters: [ <filterdocument1>, ... ],
     hint:  <document|string>        
   }
)

参数说明：

参考db.collection.update()的参数说明。

使用示例：

// 参考db.collection.update()

删除(Delete Operations)

删除是指对集合当中已存在的文档进行清除操作，MongoDB提供以下几种主要删除文档方法：

• db.collection.deleteOne()：只删除集合中符合条件的一个文档；
• db.collection.deleteMany()：删除集合中所有符合条件的文档；
• db.collection.remove()：删除集合中符合条件的一个或多个文档。

db.collection.deleteOne()

根据filter选项条件删除集合中的单个文档，具体语法格式如下：

db.collection.deleteOne(
   <filter>,
   {
      writeConcern: <document>,
      collation: <document>
   }
)

参数说明：

• filter：指定基于查询表达式的过滤条件，关于查询表达式可以查看db.collecion.find()中的<query>；
• writeConcern：参考db.collection.insert()相同参数说明；
• collation：指定校对规则(可选，版本3.4新增)；

使用示例：

// 删除指定条件的单个文档
db.orders.deleteOne( { "_id" : 1 } );
{ "acknowledged" : true, "deletedCount" : 1 }

db.collection.deleteMany()

根据filter选项条件删除集合中的单个文档，具体语法格式如下：

db.collection.deleteMany(
   <filter>,
   {
      writeConcern: <document>,
      collation: <document>
   }
)

参数说明：

参考db.collection.deleteOne()的参数说明。

使用示例：

// 删除指定条件的多个文档
db.orders.deleteMany( {"cust_id" : "Cam Elot"} );
{ "acknowledged" : true, "deletedCount" : 2 }

注意： 如果是对固定集合进行删除文档操作则会报错，固定集合的清除操作使用方法db.collection.drop()。

总结

1. 本文简单梳理了在Mongo Shell下基本的CRUD操作，主要适用于DBA的运维管理，如果是研发同学，根据不同的编程语言使用不同客户端驱动进行操作，详细同样可以参考官方文档；
2. 针对CRUD各个方面还有其他一些额外的方法，比如查询修改文档方法db.collection.findAndModify()，这里只是总结每个文档操作中一些最基础的方法，对于额外高级的方法这里不再赘述；
3. 掌握了这些基本的CRUD操作，就可以对MongoDB文档进行操作了，但还是需要控制好权限，毕竟数据安全不是小事，做变更之前做好数据的备份，以防万一。

参考

https://docs.mongodb.com/manual/crud/

https://docs.mongodb.com/manual/reference/operator/query-evaluation/

https://docs.mongodb.com/manual/reference/method/db.collection.update/#specify-arrayfilters-for-array-update-operations

https://docs.mongodb.com/manual/reference/method/db.collection.update/#update-with-aggregation-pipeline

☆〖本人水平有限，文中如有错误还请留言批评指正！〗☆