不知道大家在工作项目中有没有使用MongoDB,在哪些场景中使用。MongoDB作为NoSQL数据库,不像SQL数据库那样,可以使用Mybatis框架。

如果需要在SpringBoot中使用MongoDB的话,我目前知道有三种方式,第一种是直接使用MongoDB官方的SDK,第二种是使用SpringJpa的方式,第三种是使用MongoTemplate。第二种在内部也是使用MongoTemplate的方式,只是封装了一些通用的CRUD操作,MongoTemplate也是对官方SDK的操作封装,其实本质上是没有什么区别的。

我在工作项目中,在云存储和IM系统中都使用了MongoDB,MongoTemplate和SpringJpa都有使用过,但是SpringJpa并不是特别好用,同时也踩过很多的坑,下面就来看看MongoDB在SpringBoot中的高级用法。
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公众号:后端随笔

MongoDB注解

Spring Data MongoDB提供了很多的注解来简化简化操作,这些注解包括@Id, @Document, @Field等,这些注解可以在org.springframework.data.annotationorg.springframework.data.mongodb.core.mapping 包中找到。这些注解用于指示SpringBoot如何将Java对象映射到MongoDB的Document中。

  • @Id:该注解用于指定哪个字段被作为主键,可以配合@Field字段使用

    @Id
    @Field(value = "_id", targetType = FieldType.STRING)
    private String userId;// 将userId字段作为主键, 存储到Mongodb中的字段名为_id
  • @Field:该注解用于指定Document中字段的名称,默认情况下,Spring会将Java对象的字段的名作为Document中的字段名,如果你希望Document中的字段名和Java对象中的字段名不同,那么可以使用该注解进行指定。
  • @Document:用于将一个Java类映射到MongoDB的集合,默认情况下,Spring使用类名作为Collection名字,但是你也可以使用该注解来自定义Collection名字。

监听器

使用MongoTemplate进行CRUD操作时,会触发多个不同种类的监听器,我们可以创建不同类型的监听器,从而对查询条件,删除条件,Document映射等进行修改,日志记录,性能优化等。
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上面这7个监听器,全部由org.springframework.data.mongodb.core.mapping.event.AbstractMongoEventListener#onApplicationEvent 方法触发,创建监听器也非常简单,只需要创建一个类继承自AbstractMongoEventListener ,然后根据所执行的CRUD操作,重写对应的方法,最后将该类放入Spring容器中就可以了,可以存在多个监听器。下面是监听器的一些基本用法:

设置主键值

MongoDB在插入时,如果没有指定_id字段的值,那么MongoDB会自动生成一个ObjectId类型的值作为_id 字段值,但是默认生成的是String类型。如果我们需要使用int,long类型作为_id字段类型,那么就必须在执行最终插入前手动进行设置。

假如又不想每次执行insert操作时,都手动设置对象中主键字段的值,那么可以在xcye.xyz.mongodb.demos.test.TestAbstractMongoEventListener#onBeforeConvert 方法中统一的对Java对象中主键字段进行赋值,比如使用uuid,雪花算法等自动生成一个唯一的主键值。

@Override
    public void onBeforeConvert(BeforeConvertEvent<Object> event) {
        Object source = event.getSource();

        if (!(source instanceof MongoBaseDomain)) {
            return;
        }

        MongoBaseDomain<?> mongoBaseDomain = (MongoBaseDomain<?>) source;
        if (mongoBaseDomain.getId() != null) {
            return;
        }

        // 根据id字段的类型,如Long,String,Integer,自动生成一个唯一的主键值
        mongoBaseDomain.setId(idValue);
    }

日志记录

onBeforeSave,onBeforeDelete 方法会在执行remove和save之前触发,我们可以分别在这两个方法中记录删除条件和最终保存的对象,对于update方法,我并没有找到任何的方法。

在Mybatis中可以记录执行的SQL,在MongoTemplate中,我们也可以通过该监听器来实现。但是需要注意的是,MongoTemplate中提供的触发方法只有7个,如果执行的是aggregate,bulk等操作,无法通过监听器来记录最终执行的操作语句。

移除_class

默认情况下,在将Java对象保存至MongoDB时,MongoTemplate会在Java对象转换为Document时,会增加一个额外的_class 字段用于保存该Java对象的全限定名。

在执行查询操作时,MongoTemplate也会在查询条件上增加{_class: {$in: [java全限定名,以及子类的全限定名]}}。需要注意的是,额外的增加查询条件和原始的条件是and 操作,正常情况下是没有任何问题的,但是如果我们在插入时,使用Map作为插入的对象,手动指定CollectionName,那么MongoTemplate不会在Document上增加_class 字段(MongoTemplate对Map不做任何的处理,Document本身就是Map的子类)。

在这种情况下,我们执行查询条件时(根据条件修改,删除,查询),可能会出现查询不到的情况,根本原因便是使用Map插入的这个Document上并没有_class 字段。

解决方法有两个:1. 移除_class,2. 对于使用Map插入时,手动设置Map对象中_class 字段的值,这两种方式各有优点。

我更倾向于移除_class。如果Java对象的全限定名称比较长,并且Collection中数据比较多时,每次保存时都设置_class ,势必会导致不必要的存储空间浪费,而且_class 的作用只是通知Spring,MongoDB中保存的这条Document需要被反序列化为哪个Java类。

正常情况下,我们并不会在同一个Collection中存储多个不同的Java类型,所以在每个Document中存储_class 是完全没有必要的。

从Document中移除_class后,反序列化还正常么?

确定Document应该反序列化为哪个Java对象的工作是在org.springframework.data.convert.DefaultTypeMapper#readType(S, org.springframework.data.util.TypeInformation<T>) 方法中进行的,默认的行为是从查询到的Document中获取_class 字段的值,然后和find(Query query, Class<T> entityClass) 中的entityClass进行比较,最终决定是使用Document中的_class 还是entityClass。

我在上面也说了,通常情 况下,我们并不会在同一个Collection中保存多个不同的Java对象,所以可以直接使用entityClass作为反序列化类型就可以了。

/**
 * 根据source和basicType(source来自于数据库数据),返回一个更具体的类型信息, 默认行为为,从source中获取_class,并且根据全限定名从缓存中获取,
 * 因为类型都是直接从mongoTemplate指定的,所以从{@link TypeInformation#getType()}中获取的Class便是最具体的类型
 *
 * @param source    must not be {@literal null}.
 * @param basicType must not be {@literal null}.
 * @return 类型信息
 */
@Override
public <T> TypeInformation<? extends T> readType(Bson source, TypeInformation<T> basicType) {
    Class<T> entityClass = basicType.getType();
    // 如果entityClass为空, 将执行逻辑交给父类去处理,由或者可以从本地缓存中根据CollectionName获取Collection对应的Java类的
    if (entityClass == null) {
        return super.readType(source, basicType);
    }
    ClassTypeInformation<?> targetType = ClassTypeInformation.from(entityClass);
    return basicType.specialize(targetType);
}

写操作

默认情况下,会在org.springframework.data.convert.DefaultTypeMapper#writeType(org.springframework.data.util.TypeInformation<?>, S) 方法中向Document中增加_class 字段,我们需要移除_class 字段,只需要让该方法什么都不做就行

/**
 * 默认行为是在写操作时,向document中增加{_class: "全限定名"}
 *
 * @param info must not be {@literal null}.
 * @param sink must not be {@literal null}.
 */
@Override
public void writeType(TypeInformation<?> info, Bson sink) {}

查询

默认情况下,会在writeTypeRestrictions(Document result, @Nullable Set<Class<?>> restrictedTypes) 方法中向查询条件中添加{_class: {$in:[]}},这会导致在没有_class 字段时,查询出错,解决方案也是重写writeTypeRestrictions 方法,让它什么都不做

/**
 * 默认行文是在查询的时候,向语句中写入{_class: {$in: []}}
 *
 * @param result          must not be {@literal null}
 * @param restrictedTypes must not be {@literal null}
 */
@Override
public void writeTypeRestrictions(Document result, Set<Class<?>> restrictedTypes) {}

主键

在MongoDB中,主键字段名是固定的_id,默认情况下,如果在插入时,没有指定主键字段的值,那么MongoDB会自动生成一个ObjectId类型的值作为_id的值。

使用MongoTemplate执行insert操作时,也可以像Mybatis那样,如果对象中主键值缺失,那么保存成功后,MongoTemplate会将MongoDB自动生成的_id 值赋值给Java对象中@Id 注解修饰的字段值。

User user = new User();
user.setUsername("xcye");
user.setPassword("xcye");
User insert = mongoTemplate.insert(user);
// insert.id = xxxx

如果需要MongoTemplate自动设置id字段的值,必须保证id字段的类型是ObjectId, String,BigInteger ,否则在插入时,会抛出异常,具体判断方法请看org.springframework.data.mongodb.core.EntityOperations.MappedEntity#assertUpdateableIdIfNotSet

自定义_id转换器

这是一个坑,假如User这个Collection中,使用userId作为_id 字段的值,这是一个字符串。当我们通过userId查询,修改,删除,可能会出现查询不到对应记录的情况,但是我们传入的userId确是真实存在的,而且这种情况只存在于部分userId中。

出现这种情况的原因是因为,MongoTemplate在执行时,会对传入的_id字段进行推断,其会判断传入的这个_id 是否是ObjectId类型,如果能转成ObjectId的话,那么MongoTemplate会使用ObjectId对象作为_id 的值,但是因为MongoDB中_id 字段的类型是普通的字符串,并非是ObjectId,所以就会出现查询不到的情况。

_id(对应于Java对象中的userId): Stringusername: Stringpassword: String
66aeeb73142fcf1d5591c29cxcye123456

我们传入的查询条件:

db.User.find({_id: "66aeeb73142fcf1d5591c29c"})

MongoTemplate执行时,推断出66aeeb73142fcf1d5591c29c能够转为ObjectId类型,于是最终的查询条件变为:

db.User.find({_id: new ObjectId("66aeeb73142fcf1d5591c29c")})

这个过程是在MongoConverter#convertId 方法中完成的

default Object convertId(@Nullable Object id, Class<?> targetType) {

        if (id == null || ClassUtils.isAssignableValue(targetType, id)) {
            return id;
        }
       // Spring推断出66aeeb73142fcf1d5591c29c能够转为ObjectId,于是targetType为ObjectId
        if (ClassUtils.isAssignable(ObjectId.class, targetType)) {
            if (id instanceof String) {
               // 字符串被转为了ObjectId
                if (ObjectId.isValid(id.toString())) {
                    return new ObjectId(id.toString());
                }

                // avoid ConversionException as convertToMongoType will return String anyways.
                return id;
            }
        }

        try {
            return getConversionService().canConvert(id.getClass(), targetType)
                    ? getConversionService().convert(id, targetType)
                    : convertToMongoType(id, (TypeInformation<?>) null);
        } catch (ConversionException o_O) {
            return convertToMongoType(id,(TypeInformation<?>)  null);
        }
    }

所以为了避免普通的字符串被转为ObjectId,我们需要重写convertId方法。只需要创建一个类继承自MappingMongoConverter类,并且重写其中的convertId就可以了。

@AutoConfiguration(after = MongoAutoConfiguration.class, before = MongoDataAutoConfiguration.class)
@ConditionalOnSingleCandidate(MongoClient.class)
public class MongoAutoConfiguration {

    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean(MongoConverter.class)
    MappingMongoConverter mappingMongoConverter(MongoDatabaseFactory factory, MongoMappingContext context,
                                                MongoCustomConversions conversions) {
        DbRefResolver dbRefResolver = new DefaultDbRefResolver(factory);
        //
        MappingMongoConverter mappingConverter = new MappingMongoConverter(dbRefResolver, context) {
            @Override
            public Object convertId(Object id, Class<?> targetType) {
                if (id == null) {
                    return null;
                }

                if (id instanceof String) {
                    return id;
                }
                
                // 其他的转换
            }
        };
        mappingConverter.setCustomConversions(conversions);
        return mappingConverter;
    }
}

数据库自动切换

使用MongoTemplate操作时,我们可以动态的切换MongoDB数据库,这个功能在分库的场景下非常好用,动态切换MongoDB数据库是通过MongoDatabaseFactorySupport 来完成的。

MongoTemplate在每次执行时,都会调用org.springframework.data.mongodb.core.MongoTemplate#doGetDatabase 获取操作的数据库,我们只需要创建自己的MongoDatabaseFactory,在getMongoDatabase方法中返回操作的数据库就行,可以参照SimpleMongoClientDatabaseFactory

@AutoConfiguration(after = MongoAutoConfiguration.class, before = MongoDataAutoConfiguration.class)
@ConditionalOnSingleCandidate(MongoClient.class)
public class MongoAutoConfiguration {

    @Bean
    MongoDatabaseFactorySupport<?> mongoDatabaseFactory(MongoClient mongoClient, MongoProperties properties) {
        return new CustomMongoDatabaseFactory(mongoClient, properties.getMongoClientDatabase());
    }
}

因为MongoDB是NoSQL数据库,在操作时,并不需要像SQL数据库那样,必须要数据库和数据库表存在才可以。MongoDB执行时,如果数据库或Collection不存在,那么其会自动创建。

zgh


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