NoSQL和关系数据库的操作比较
NoSQL和关系数据库的操作比较
1.目的
（1）理解四种数据库(MySQL、HBase、Redis和MongoDB)的概念以及不同点；
（2）熟练使用四种数据库操作常用的Shell命令；
（3）熟悉四种数据库操作常用的Java API。
2.平台
（1）操作系统：Linux（建议Ubuntu16.04或Ubuntu18.04）；
（2）Hadoop版本：3.1.3；
（3）MySQL版本：5.6；
（4）HBase版本：2.2.2；
（5）Redis版本：5.0.5；
（6）MongoDB版本：4.0.16；
（7）JDK版本：1.8；
（8）Java IDE：Eclipse；
3.步骤
（一） MySQL数据库操作
学生表如14-7所示。
表14-7 学生表Student
Name English Math Computer
zhangsan 69 86 77
lisi 55 100 88
- 根据上面给出的Student表，在MySQL数据库中完成如下操作：
（1）在MySQL中创建Student表，并录入数据；
（2）用SQL语句输出Student表中的所有记录；
（3）查询zhangsan的Computer成绩；
（4）修改lisi的Math成绩，改为95。
2.根据上面已经设计出的Student表，使用MySQL的JAVA客户端编程实现以下操作：
（1）向Student表中添加如下所示的一条记录：
scofield 45 89 100
（2）获取scofield的English成绩信息
（二）HBase数据库操作
学生表Student如表14-8所示。
表14-8 学生表Student
name score
English Math Computer
zhangsan 69 86 77
lisi 55 100 88
- 根据上面给出的学生表Student的信息，执行如下操作：
（1）用Hbase Shell命令创建学生表Student；
（2）用scan命令浏览Student表的相关信息；
（3）查询zhangsan的Computer成绩；
（4）修改lisi的Math成绩，改为95。
2.根据上面已经设计出的Student表，用HBase API编程实现以下操作：
（1）添加数据：English:45 Math:89 Computer:100
scofield 45 89 100
（2）获取scofield的English成绩信息。
（三）Redis数据库操作
Student键值对如下：
zhangsan:｛
English: 69
Math: 86
Computer: 77
｝
lisi:｛
English: 55
Math: 100
Computer: 88
｝
- 根据上面给出的键值对，完成如下操作：
（1）用Redis的哈希结构设计出学生表Student（键值可以用student.zhangsan和student.lisi来表示两个键值属于同一个表）；
（2）用hgetall命令分别输出zhangsan和lisi的成绩信息；
（3）用hget命令查询zhangsan的Computer成绩；
（4）修改lisi的Math成绩，改为95。
2.根据上面已经设计出的学生表Student，用Redis的JAVA客户端编程(jedis)，实现如下操作：
（1）添加数据：English:45 Math:89 Computer:100
该数据对应的键值对形式如下：
scofield:｛
English: 45
Math: 89
Computer: 100
｝
（2）获取scofield的English成绩信息
（四）MongoDB数据库操作
Student文档如下:
{
“name”: “zhangsan”,
“score”: {
“English”: 69,
“Math”: 86,
“Computer”: 77
}
}
{
“name”: “lisi”,
“score”: {
“English”: 55,
“Math”: 100,
“Computer”: 88
}
}
1.根据上面给出的文档，完成如下操作：
（1）用MongoDB Shell设计出student集合；
（2）用find()方法输出两个学生的信息；
（3）用find()方法查询zhangsan的所有成绩(只显示score列)；
（4）修改lisi的Math成绩，改为95。
2.根据上面已经设计出的Student集合，用MongoDB的Java客户端编程，实现如下操作：
（1）添加数据：English:45 Math:89 Computer:100
与上述数据对应的文档形式如下：
{
“name”: “scofield”,
“score”: {
“English”: 45,
“Math”: 89,
“Computer”: 100
}
}
（2）获取scofield的所有成绩成绩信息(只显示score列)
4.实验报告
题目： NoSQL和关系数据库的操作比较
实验环境：操作系统：Linux（centos7）；Hadoop版本：3.3.4；JDK版本：1.8；Mysql为5.7， hbase版本：2.4.17。Redis版本：5.0.5；
本机上的相关环境：Java IDE：IDEA; MongoDB版本：8.2；
实验内容与完成情况：
（一） MySQL数据库操作
1.根据上面给出的Student表，在MySQL数据库中完成如下操作：
（1）在MySQL中创建Student表，并录入数据；
（2） 用SQL语句输出Student表中的所有记录；
（3）查询zhangsan的Computer成绩；
（4）修改lisi的Math成绩，改为95。
2.根据上面已经设计出的Student表，使用MySQL的JAVA客户端编程实现以下操作：
相关代码和配置：
package com.example;
import java.sql.*;
public class MySQLStudentOperations {
// 修改1：将localhost改为虚拟机IP地址
private static final String URL = "jdbc:mysql://192.168.88.101:3306/student_db?useSSL=false&serverTimezone=UTC&allowPublicKeyRetrieval=true";
private static final String USER = "root";
private static final String PASSWORD = "123456"; // 修改为你的实际密码
public static void main(String[] args) {
try {
// 1. 加载驱动
Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");
// 2. 建立连接
Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
System.out.println("数据库连接成功！");
// （1）向Student表添加记录
addStudent(conn, "scofield", 45, 89, 100);
// （2）获取scofield的English成绩
getEnglishScore(conn, "scofield");
// 可选：查看所有学生
showAllStudents(conn);
conn.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
private static void addStudent(Connection conn, String name, int english, int math, int computer)
throws SQLException {
String sql = "INSERT INTO Student (Name, English, Math, Computer) VALUES (?, ?, ?, ?)";
try (PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql)) {
pstmt.setString(1, name);
pstmt.setInt(2, english);
pstmt.setInt(3, math);
pstmt.setInt(4, computer);
pstmt.executeUpdate();
System.out.println("成功添加学生: " + name);
}
}
private static void getEnglishScore(Connection conn, String name) throws SQLException {
String sql = "SELECT English FROM Student WHERE Name = ?";
try (PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql)) {
pstmt.setString(1, name);
ResultSet rs = pstmt.executeQuery();
if (rs.next()) {
System.out.println(name + "的English成绩: " + rs.getInt("English"));
} else {
System.out.println("未找到学生: " + name);
}
}
}
// 新增：查看所有学生的辅助方法
private static void showAllStudents(Connection conn) throws SQLException {
String sql = "SELECT * FROM Student";
try (Statement stmt = conn.createStatement()) {
ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql);
System.out.println("\n所有学生记录:");
System.out.println("姓名\t\t英语\t数学\t计算机");
while (rs.next()) {
System.out.println(rs.getString("Name") + "\t\t" +
rs.getInt("English") + "\t" +
rs.getInt("Math") + "\t" +
rs.getInt("Computer"));
}
}
}
}
<groupId>com.example</groupId>
<artifactId>mysql-client</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
<properties>
<maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
<maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
</properties>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
<version>8.0.33</version>
</dependency>
</dependencies>
（二） HBase数据库操作
1.根据上面给出的学生表Student的信息，执行如下操作：
（1）用Hbase Shell命令创建学生表Student；
（2）用scan命令浏览Student表的相关信息；
（3） 查询zhangsan的Computer成绩；
（4）修改lisi的Math成绩，改为95。
- 根据上面已经设计出的Student表，用HBase API编程实现以下操作：
相关代码：
package com.example;
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.hbase.HBaseConfiguration;
import org.apache.hadoop.hbase.TableName;
import org.apache.hadoop.hbase.client.*;
import org.apache.hadoop.hbase.util.Bytes;
public class HBaseStudentOperations {
private static Connection connection;
public static void main(String[] args) {
try {
System.out.println("开始连接 HBase...");
// 配置HBase连接
Configuration config = HBaseConfiguration.create();
config.set("hbase.zookeeper.quorum", "192.168.88.101"); // 使用服务器IP而不是localhost
config.set("hbase.zookeeper.property.clientPort", "2181");
config.set("hbase.client.pause", "1000");
config.set("hbase.client.retries.number", "3");
config.set("zookeeper.recovery.retry", "3");
config.set("hbase.rpc.timeout", "5000");
config.set("hbase.client.operation.timeout", "5000");
config.set("hbase.client.scanner.timeout.period", "5000");
// 添加调试日志
config.set("hbase.client.log.scanner", "true");
System.out.println("正在创建连接...");
connection = ConnectionFactory.createConnection(config);
System.out.println("连接创建成功！");
// 检查表是否存在
Admin admin = connection.getAdmin();
TableName tableName = TableName.valueOf("Student");
if (!admin.tableExists(tableName)) {
System.out.println("表 Student 不存在，正在创建...");
TableDescriptorBuilder tableDesc = TableDescriptorBuilder.newBuilder(tableName);
ColumnFamilyDescriptorBuilder cfDesc = ColumnFamilyDescriptorBuilder.newBuilder(Bytes.toBytes("score"));
tableDesc.setColumnFamily(cfDesc.build());
admin.createTable(tableDesc.build());
System.out.println("表 Student 创建成功");
}
// （1）添加数据
System.out.println("正在添加学生数据...");
addStudentData("scofield", 45, 89, 100);
// （2）获取scofield的English成绩
System.out.println("正在获取成绩...");
getEnglishScore("scofield");
admin.close();
connection.close();
System.out.println("程序执行完成！");
} catch (Exception e) {
System.err.println("发生错误: " + e.getMessage());
e.printStackTrace();
}
}
private static void addStudentData(String name, int english, int math, int computer)
throws Exception {
Table table = connection.getTable(TableName.valueOf("Student"));
Put put = new Put(Bytes.toBytes(name));
put.addColumn(Bytes.toBytes("score"), Bytes.toBytes("English"),
Bytes.toBytes(String.valueOf(english)));
put.addColumn(Bytes.toBytes("score"), Bytes.toBytes("Math"),
Bytes.toBytes(String.valueOf(math)));
put.addColumn(Bytes.toBytes("score"), Bytes.toBytes("Computer"),
Bytes.toBytes(String.valueOf(computer)));
table.put(put);
table.close();
System.out.println("成功添加学生数据: " + name);
}
private static void getEnglishScore(String name) throws Exception {
Table table = connection.getTable(TableName.valueOf("Student"));
Get get = new Get(Bytes.toBytes(name));
Result result = table.get(get);
byte[] englishBytes = result.getValue(Bytes.toBytes("score"),
Bytes.toBytes("English"));
if (englishBytes != null) {
String englishScore = Bytes.toString(englishBytes);
System.out.println(name + "的English成绩: " + englishScore);
} else {
System.out.println("未找到 " + name + " 的 English 成绩");
}
table.close();
}
}
程序运行结果：
（1）添加数据：English:45 Math:89 Computer:100
（2）获取scofield的English成绩信息。
结果验证：
（三） Redis数据库操作
- 根据上面给出的键值对，完成如下操作：
（1）用Redis的哈希结构设计出学生表Student（键值可以用student.zhangsan和student.lisi来表示两个键值属于同一个表）；
![image]()
（2）用hgetall命令分别输出zhangsan和lisi的成绩信息；
（3）用hget命令查询zhangsan的Computer成绩；
（4） 修改lisi的Math成绩，改为95。
2.根据上面已经设计出的学生表Student，用Redis的JAVA客户端编程(jedis)，实现如下操作：
相关代码和配置：
package com.example;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import java.util.Map;
public class RedisStudentOperations {
public static void main(String[] args) {
// 连接Redis服务器
Jedis jedis = new Jedis("192.168.88.101", 6379);
// 如果设置了密码
// jedis.auth("your_password");
try {
// （1）添加数据
addStudent(jedis, "scofield", 45, 89, 100);
// （2）获取scofield的English成绩信息
getEnglishScore(jedis, "scofield");
} finally {
jedis.close();
}
}
private static void addStudent(Jedis jedis, String name, int english, int math, int computer) {
String key = "student." + name;
jedis.hset(key, "English", String.valueOf(english));
jedis.hset(key, "Math", String.valueOf(math));
jedis.hset(key, "Computer", String.valueOf(computer));
System.out.println("成功添加学生: " + name);
}
private static void getEnglishScore(Jedis jedis, String name) {
String key = "student." + name;
String englishScore = jedis.hget(key, "English");
if (englishScore != null) {
System.out.println(name + "的English成绩: " + englishScore);
} else {
System.out.println("未找到" + name + "的English成绩");
}
}
}
package com.example;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import java.util.Map;
public class RedisStudentOperations {
public static void main(String[] args) {
// 连接Redis服务器
Jedis jedis = new Jedis("192.168.88.101", 6379);
// 如果设置了密码
// jedis.auth("your_password");
try {
// （1）添加数据
addStudent(jedis, "scofield", 45, 89, 100);
// （2）获取scofield的English成绩信息
getEnglishScore(jedis, "scofield");
} finally {
jedis.close();
}
}
private static void addStudent(Jedis jedis, String name, int english, int math, int computer) {
String key = "student." + name;
jedis.hset(key, "English", String.valueOf(english));
jedis.hset(key, "Math", String.valueOf(math));
jedis.hset(key, "Computer", String.valueOf(computer));
System.out.println("成功添加学生: " + name);
}
private static void getEnglishScore(Jedis jedis, String name) {
String key = "student." + name;
String englishScore = jedis.hget(key, "English");
if (englishScore != null) {
System.out.println(name + "的English成绩: " + englishScore);
} else {
System.out.println("未找到" + name + "的English成绩");
}
}
}
配置：
程序输出结果：
结果验证：
（1）添加数据：English:45 Math:89 Computer:100
（2）获取scofield的English成绩信息
（四） MongoDB数据库操作
1.根据上面给出的文档，完成如下操作：
（1）用MongoDB Shell设计出student集合；
插入数据：
（2）用find()方法输出两个学生的信息；
（3）用find()方法查询zhangsan的所有成绩(只显示score列)；
（4）修改lisi的Math成绩，改为95。
- 根据上面已经设计出的Student集合，用MongoDB的Java客户端编程，实现如下操作：
相关代码和配置：
package com.example;
import com.mongodb.client.MongoClient;
import com.mongodb.client.MongoClients;
import com.mongodb.client.MongoCollection;
import com.mongodb.client.MongoDatabase;
import com.mongodb.client.model.Filters;
import com.mongodb.client.model.Updates;
import com.mongodb.client.result.UpdateResult;
import org.bson.Document;
import org.bson.conversions.Bson;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class MongoDBStudentOperations {
public static void main(String[] args) {
// 连接字符串
String connectionString = "mongodb://localhost:27017";
try (MongoClient mongoClient = MongoClients.create(connectionString)) {
// 获取数据库和集合
MongoDatabase database = mongoClient.getDatabase("student_db");
MongoCollection<Document> collection = database.getCollection("student");
// （1）添加数据
addStudent(collection, "scofield", 45, 89, 100);
// （2）获取scofield的所有成绩信息（只显示score列）
getStudentScores(collection, "scofield");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
private static void addStudent(MongoCollection<Document> collection,
String name, int english, int math, int computer) {
// 创建成绩子文档
Map<String, Object> score = new HashMap<>();
score.put("English", english);
score.put("Math", math);
score.put("Computer", computer);
// 创建主文档
Document student = new Document();
student.put("name", name);
student.put("score", score);
// 插入数据
collection.insertOne(student);
System.out.println("成功添加学生: " + name);
}
private static void getStudentScores(MongoCollection<Document> collection, String name) {
Bson filter = Filters.eq("name", name);
Bson projection = new Document("score", 1).append("_id", 0);
Document result = collection.find(filter)
.projection(projection)
.first();
if (result != null) {
System.out.println(name + "的成绩信息: " + result.toJson());
} else {
System.out.println("未找到学生: " + name);
}
}
}
配置：
运行结果：
（1）添加数据：English:45 Math:89 Computer:100
（2）获取scofield的所有成绩成绩信息(只显示score列)
结果展示：
出现的问题：
之前安装好的MongoDB突然启动失败，需要我重新安装MonggoDB服务
解决方案（列出遇到的问题和解决办法，列出没有解决的问题）：
上述问题的解决方式入下图：
在 Windows 系统中重新安装 MongoDB 为系统服务。
在 C:\Program Files\MongoDB\Server\8.2\bin 目录下运行：
输入：
mongod --dbpath "F:\MongoDB\Server\8.2\data" --logpath "F:\MongoDB\Server\8.2\log\mongod.log" --serviceName "MongoDB" --serviceDisplayName "MongoDB" --install
浙公网安备 33010602011771号