MongoDB必知必会

MongoDB的知识点梳理，内容有chatgpt4.1辅助完成，使用的提示词（文章大致内容）如下,可按需“食用”😊:

mongodb 定义
关键概念
如何增删改查
如何持久化
如何用go语言操作他
是否支持事务，如果是实现原理，他相对于mysql他存储数据的底层逻辑是？

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1. MongoDB 定义

MongoDB 是一个开源的、面向文档的 NoSQL 数据库，以高性能、高可用、易扩展著称。它用 BSON（一种类 JSON 的二进制格式）存储数据，适合存储结构灵活、变化频繁的数据。

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2. 关键概念

• 数据库（Database）：MongoDB 可以有多个数据库，类似 MySQL 的库。
• 集合（Collection）：类似 MySQL 的表，但不需要预定义结构（schema-less）。
• 文档（Document）：集合中的一条数据，类似 MySQL 的一行，但是 JSON/BSON 格式，可以嵌套和灵活扩展。
• 字段（Field）：文档中的 key-value 对，类似表的列。
• 主键（_id）：每个文档都有唯一的 _id 字段，类似 MySQL 的主键。
• 索引（Index）：加速查询。
• 副本集（Replica Set）：实现高可用的主从复制机制。
• 分片（Sharding）：实现大数据量的分布式存储和负载均衡。

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3. 如何增删改查（CRUD）

以 MongoDB Shell 为例：

• 插入（Insert）

  db.collection.insertOne({name: "Tom", age: 18})
  db.collection.insertMany([{name: "Jerry"}, {name: "Spike"}])

• 查询（Find）

  db.collection.find({name: "Tom"})
  db.collection.findOne({_id: ObjectId("...")})

• 更新（Update）

  db.collection.updateOne({name: "Tom"}, {$set: {age: 20}})
  db.collection.updateMany({age: {$lt: 18}}, {$set: {status: "minor"}})

• 删除（Delete）

  db.collection.deleteOne({name: "Tom"})
  db.collection.deleteMany({status: "minor"})

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4. 如何持久化

MongoDB 默认将数据持久化到磁盘，数据文件存储在 dbPath 目录（如 /data/db）。

• 写入时先写到内存（WiredTiger 缓存），然后定期（或通过 fsync）刷到磁盘。
• 支持预写日志（WiredTiger Journal），保证崩溃恢复。
• 副本集机制可实现多节点冗余备份。

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5. 如何用 Go 语言操作 MongoDB

使用官方驱动 go.mongodb.org/mongo-driver：

安装：

go get go.mongodb.org/mongo-driver/mongo

基本用法：

import (
    "context"
    "go.mongodb.org/mongo-driver/mongo"
    "go.mongodb.org/mongo-driver/mongo/options"
    "go.mongodb.org/mongo-driver/bson"
    "time"
)

func main() {
    ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 10*time.Second)
    defer cancel()
    client, err := mongo.Connect(ctx, options.Client().ApplyURI("mongodb://localhost:27017"))
    if err != nil { panic(err) }
    collection := client.Database("testdb").Collection("users")

    // 插入
    res, err := collection.InsertOne(ctx, bson.M{"name": "Tom", "age": 18})

    // 查询
    var result bson.M
    err = collection.FindOne(ctx, bson.M{"name": "Tom"}).Decode(&result)

    // 更新
    _, err = collection.UpdateOne(ctx, bson.M{"name": "Tom"}, bson.M{"$set": bson.M{"age": 20}})

    // 删除
    _, err = collection.DeleteOne(ctx, bson.M{"name": "Tom"})
}

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6. 是否支持事务？实现原理？

支持事务

• MongoDB 4.0+ 开始支持多文档事务（类似 MySQL 的事务），但仅限于副本集，4.2+ 支持分片集群事务。
• 事务保证原子性、一致性、隔离性、持久性（ACID）。

实现原理

• 事务期间，所有操作先写入事务日志，只有 commit 后才真正写入数据文件。
• 采用两阶段提交协议（2PC），保证分布式一致性。
• 事务期间，相关文档会加锁，防止并发写入冲突。

Go 事务用法示例

sess, err := client.StartSession()
defer sess.EndSession(ctx)
result, err := sess.WithTransaction(ctx, func(sc mongo.SessionContext) (interface{}, error) {
    collection.InsertOne(sc, bson.M{"name": "A"})
    collection.InsertOne(sc, bson.M{"name": "B"})
    return nil, nil
})

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7. MongoDB vs MySQL 存储底层逻辑

MongoDB

• 面向文档：每条数据是 BSON 文档，结构灵活，可以嵌套。
• 无固定表结构：同一集合的文档可以有不同字段。
• WiredTiger 存储引擎（默认）：B+树索引，数据以块为单位存储，支持压缩。
• 预写日志（Journal）：保证崩溃恢复。
• 副本集/分片：天然支持分布式和高可用。

MySQL

• 面向行的关系型数据库：表结构固定，数据按行存储。
• InnoDB 存储引擎（默认）：B+树索引，数据页存储，支持事务、行级锁。
• 表结构严格：每行数据字段必须一致。
• 支持外键、JOIN：适合复杂关系建模。
• 分布式需依赖外部方案（如 MyCat、ShardingSphere）。

总结对比

特性	MongoDB	MySQL
数据模型	文档（BSON/JSON）	行（表结构）
结构	灵活、无 schema	严格 schema
存储引擎	WiredTiger（B+树+压缩）	InnoDB（B+树）
事务	4.0+ 支持多文档事务	天生支持事务
分布式	原生副本集、分片	需外部中间件
适用场景	大数据量、灵活结构、快速开发	结构化数据、强一致性、复杂查询

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8. 总结

• MongoDB 是面向文档的 NoSQL 数据库，灵活、易扩展，支持事务和分布式。
• Go 语言可用官方驱动操作 MongoDB，支持 CRUD 和事务。
• MongoDB 底层以 BSON 文档存储，结构灵活，和 MySQL 的行式存储、严格表结构有本质区别。