MongoDB是由C++語言編寫的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，是一個(gè)基于分布式文件存儲(chǔ)的開源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其內(nèi)容存儲(chǔ)形式類似JSON對(duì)象，它的字段值可以包含其他文檔、數(shù)組及文檔數(shù)組，非常靈活。

在這一節(jié)中，我們就來看看Python 3下MongoDB的存儲(chǔ)操作。

1. 準(zhǔn)備工作

在開始之前，請(qǐng)確保已經(jīng)安裝好了MongoDB并啟動(dòng)了其服務(wù)，并且安裝好了Python的PyMongo庫。

2. 連接MongoDB

連接MongoDB時(shí)，我們需要使用PyMongo庫里面的MongoClient。一般來說，傳入MongoDB的IP及端口即可，其中第一個(gè)參數(shù)為地址host，第二個(gè)參數(shù)為端口port（如果不給它傳遞參數(shù)，默認(rèn)是27017）：

import pymongo
client = pymongo.MongoClient(host='localhost', port=27017)

這樣就可以創(chuàng)建MongoDB的連接對(duì)象了。

另外，MongoClient的第一個(gè)參數(shù)host還可以直接傳入MongoDB的連接字符串，它以mongodb開頭，例如：

client = MongoClient('mongodb://localhost:27017/')

這也可以達(dá)到同樣的連接效果。

3. 指定數(shù)據(jù)庫

MongoDB中可以建立多個(gè)數(shù)據(jù)庫，接下來我們需要指定操作哪個(gè)數(shù)據(jù)庫。這里我們以test數(shù)據(jù)庫為例來說明，下一步需要在程序中指定要使用的數(shù)據(jù)庫：

db = client.test

這里調(diào)用client的test屬性即可返回test數(shù)據(jù)庫。當(dāng)然，我們也可以這樣指定：

db = client['test']

這兩種方式是等價(jià)的。

4. 指定集合

MongoDB的每個(gè)數(shù)據(jù)庫又包含許多集合（collection），它們類似于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的表。

下一步需要指定要操作的集合，這里指定一個(gè)集合名稱為students。與指定數(shù)據(jù)庫類似，指定集合也有兩種方式：

collection = db.studentscollection = db['students']

這樣我們便聲明了一個(gè)Collection對(duì)象。

5. 插入數(shù)據(jù)

接下來，便可以插入數(shù)據(jù)了。對(duì)于students這個(gè)集合，新建一條學(xué)生數(shù)據(jù)，這條數(shù)據(jù)以字典形式表示：

student = {
 'id': '20170101',
 'name': 'Jordan',
 'age': 20,
 'gender': 'male'
}

這里指定了學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名、年齡和性別。接下來，直接調(diào)用collection的insert()方法即可插入數(shù)據(jù)，代碼如下：

result = collection.insert(student)
print(result)

在MongoDB中，每條數(shù)據(jù)其實(shí)都有一個(gè)_id屬性來唯一標(biāo)識(shí)。如果沒有顯式指明該屬性，MongoDB會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)ObjectId類型的_id屬性。insert()方法會(huì)在執(zhí)行后返回_id值。

運(yùn)行結(jié)果如下：

5932a68615c2606814c91f3d

當(dāng)然，我們也可以同時(shí)插入多條數(shù)據(jù)，只需要以列表形式傳遞即可，示例如下：

student1 = {
 'id': '20170101',
 'name': 'Jordan',
 'age': 20,
 'gender': 'male'
}
student2 = {
 'id': '20170202',
 'name': 'Mike',
 'age': 21,
 'gender': 'male'
}
result = collection.insert([student1, student2])
print(result)

返回結(jié)果是對(duì)應(yīng)的_id的集合：

[ObjectId('5932a80115c2606a59e8a048'), ObjectId('5932a80115c2606a59e8a049')]

實(shí)際上，在PyMongo 3.x版本中，官方已經(jīng)不推薦使用insert()方法了。當(dāng)然，繼續(xù)使用也沒有什么問題。官方推薦使用insert_one()和insert_many()方法來分別插入單條記錄和多條記錄，示例如下：

student = {
 'id': '20170101',
 'name': 'Jordan',
 'age': 20,
 'gender': 'male'
}
result = collection.insert_one(student)
print(result)
print(result.inserted_id)

運(yùn)行結(jié)果如下：

<pymongo.results.InsertOneResult object at 0x10d68b558>

5932ab0f15c2606f0c1cf6c5

與insert()方法不同，這次返回的是InsertOneResult對(duì)象，我們可以調(diào)用其inserted_id屬性獲取_id。

對(duì)于insert_many()方法，我們可以將數(shù)據(jù)以列表形式傳遞，示例如下：

student1 = {
 'id': '20170101',
 'name': 'Jordan',
 'age': 20,
 'gender': 'male'
}
student2 = {
 'id': '20170202',
 'name': 'Mike',
 'age': 21,
 'gender': 'male'
}
result = collection.insert_many([student1, student2])
print(result)
print(result.inserted_ids)

運(yùn)行結(jié)果如下：

<pymongo.results.InsertManyResult object at 0x101dea558>
[ObjectId('5932abf415c2607083d3b2ac'), ObjectId('5932abf415c2607083d3b2ad')]

該方法返回的類型是InsertManyResult，調(diào)用inserted_ids屬性可以獲取插入數(shù)據(jù)的_id列表。

6. 查詢

插入數(shù)據(jù)后，我們可以利用find_one()或find()方法進(jìn)行查詢，其中find_one()查詢得到的是單個(gè)結(jié)果，find()則返回一個(gè)生成器對(duì)象。示例如下：

result = collection.find_one({'name': 'Mike'})
print(type(result))
print(result)

這里我們查詢name為Mike的數(shù)據(jù)，它的返回結(jié)果是字典類型，運(yùn)行結(jié)果如下：

<class 'dict'>
{'_id': ObjectId('5932a80115c2606a59e8a049'), 'id': '20170202', 'name': 'Mike', 'age': 21, 'gender': 'male'}

可以發(fā)現(xiàn)，它多了_id屬性，這就是MongoDB在插入過程中自動(dòng)添加的。

此外，我們也可以根據(jù)ObjectId來查詢，此時(shí)需要使用bson庫里面的objectid：

from bson.objectid import ObjectId
result = collection.find_one({'_id': ObjectId('593278c115c2602667ec6bae')})
print(result)

其查詢結(jié)果依然是字典類型，具體如下：

{'_id': ObjectId('593278c115c2602667ec6bae'), 'id': '20170101', 'name': 'Jordan', 'age': 20, 'gender': 'male'}

當(dāng)然，如果查詢結(jié)果不存在，則會(huì)返回None。

對(duì)于多條數(shù)據(jù)的查詢，我們可以使用find()方法。例如，這里查找年齡為20的數(shù)據(jù)，示例如下：

results = collection.find({'age': 20})
print(results)
for result in results:
 print(result)

運(yùn)行結(jié)果如下：

<pymongo.cursor.Cursor object at 0x1032d5128>
{'_id': ObjectId('593278c115c2602667ec6bae'), 'id': '20170101', 'name': 'Jordan', 'age': 20, 'gender': 'male'}
{'_id': ObjectId('593278c815c2602678bb2b8d'), 'id': '20170102', 'name': 'Kevin', 'age': 20, 'gender': 'male'}
{'_id': ObjectId('593278d815c260269d7645a8'), 'id': '20170103', 'name': 'Harden', 'age': 20, 'gender': 'male'}

返回結(jié)果是Cursor類型，它相當(dāng)于一個(gè)生成器，我們需要遍歷取到所有的結(jié)果，其中每個(gè)結(jié)果都是字典類型。如果要查詢年齡大于20的數(shù)據(jù)，則寫法如下：

results = collection.find({'age': {'$gt': 20}})

這里查詢的條件鍵值已經(jīng)不是單純的數(shù)字了，而是一個(gè)字典，其鍵名為比較符號(hào)$gt，意思是大于，鍵值為20。這里將比較符號(hào)歸納為下表。

另外，還可以進(jìn)行正則匹配查詢。例如，查詢名字以M開頭的學(xué)生數(shù)據(jù)，示例如下：

results = collection.find({'name': {'$regex': '^M.*'}})

這里使用$regex來指定正則匹配，^M.*代表以M開頭的正則表達(dá)式。

這里將一些功能符號(hào)再歸類為下表。

關(guān)于這些操作的更詳細(xì)用法，可以在MongoDB官方文檔找到：

https://docs.mongodb.com/manual/reference/operator/query/。

7. 計(jì)數(shù)

要統(tǒng)計(jì)查詢結(jié)果有多少條數(shù)據(jù)，可以調(diào)用count()方法。比如，統(tǒng)計(jì)所有數(shù)據(jù)條數(shù)：

count = collection.find().count()

print(count)

或者統(tǒng)計(jì)符合某個(gè)條件的數(shù)據(jù)：

count = collection.find({'age': 20}).count()
print(count)

運(yùn)行結(jié)果是一個(gè)數(shù)值，即符合條件的數(shù)據(jù)條數(shù)。

8. 排序

排序時(shí)，直接調(diào)用sort()方法，并在其中傳入排序的字段及升降序標(biāo)志即可。示例如下：

results = collection.find().sort('name', pymongo.ASCENDING)

print([result['name'] for result in results])

運(yùn)行結(jié)果如下：

['Harden', 'Jordan', 'Kevin', 'Mark', 'Mike']

這里我們調(diào)用pymongo.ASCENDING指定升序。如果要降序排列，可以傳入pymongo.DESCENDING。

9. 偏移

在某些情況下，我們可能想只取某幾個(gè)元素，這時(shí)可以利用skip()方法偏移幾個(gè)位置，比如偏移2，就忽略前兩個(gè)元素，得到第三個(gè)及以后的元素：

results = collection.find().sort('name', pymongo.ASCENDING).skip(2)

print([result['name'] for result in results])

運(yùn)行結(jié)果如下：

['Kevin', 'Mark', 'Mike']

另外，還可以用limit()方法指定要取的結(jié)果個(gè)數(shù)，示例如下：

results = collection.find().sort('name', pymongo.ASCENDING).skip(2).limit(2)

print([result['name'] for result in results])

運(yùn)行結(jié)果如下：

['Kevin', 'Mark']

如果不使用limit()方法，原本會(huì)返回三個(gè)結(jié)果，加了限制后，會(huì)截取兩個(gè)結(jié)果返回。

值得注意的是，在數(shù)據(jù)庫數(shù)量非常龐大的時(shí)候，如千萬、億級(jí)別，最好不要使用大的偏移量來查詢數(shù)據(jù)，因?yàn)檫@樣很可能導(dǎo)致內(nèi)存溢出。此時(shí)可以使用類似如下操作來查詢：

from bson.objectid import ObjectId

collection.find({'_id': {'$gt': ObjectId('593278c815c2602678bb2b8d')}})

這時(shí)需要記錄好上次查詢的_id。

10. 更新

對(duì)于數(shù)據(jù)更新，我們可以使用update()方法，指定更新的條件和更新后的數(shù)據(jù)即可。例如：

condition = {'name': 'Kevin'}
student = collection.find_one(condition)
student['age'] = 25
result = collection.update(condition, student)
print(result)

這里我們要更新name為Kevin的數(shù)據(jù)的年齡：首先指定查詢條件，然后將數(shù)據(jù)查詢出來，修改年齡后調(diào)用update()方法將原條件和修改后的數(shù)據(jù)傳入。

運(yùn)行結(jié)果如下：

{'ok': 1, 'nModified': 1, 'n': 1, 'updatedExisting': True}

返回結(jié)果是字典形式，ok代表執(zhí)行成功，nModified代表影響的數(shù)據(jù)條數(shù)。

另外，我們也可以使用$set操作符對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，代碼如下：

result = collection.update(condition, {'$set': student})

這樣可以只更新student字典內(nèi)存在的字段。如果原先還有其他字段，則不會(huì)更新，也不會(huì)刪除。而如果不用$set的話，則會(huì)把之前的數(shù)據(jù)全部用student字典替換；如果原本存在其他字段，則會(huì)被刪除。

另外，update()方法其實(shí)也是官方不推薦使用的方法。這里也分為update_one()方法和update_many()方法，用法更加嚴(yán)格，它們的第二個(gè)參數(shù)需要使用$類型操作符作為字典的鍵名，示例如下：

condition = {'name': 'Kevin'}
student = collection.find_one(condition)
student['age'] = 26
result = collection.update_one(condition, {'$set': student})
print(result)
print(result.matched_count, result.modified_count)

這里調(diào)用了update_one()方法，第二個(gè)參數(shù)不能再直接傳入修改后的字典，而是需要使用{'$set': student}這樣的形式，其返回結(jié)果是UpdateResult類型。然后分別調(diào)用matched_count和modified_count屬性，可以獲得匹配的數(shù)據(jù)條數(shù)和影響的數(shù)據(jù)條數(shù)。

運(yùn)行結(jié)果如下：

<pymongo.results.UpdateResult object at 0x10d17b678>
1 0

我們?cè)倏匆粋€(gè)例子：

condition = {'age': {'$gt': 20}}
result = collection.update_one(condition, {'$inc': {'age': 1}})
print(result)
print(result.matched_count, result.modified_count)

這里指定查詢條件為年齡大于20，然后更新條件為{'$inc': {'age': 1}}，也就是年齡加1，執(zhí)行之后會(huì)將第一條符合條件的數(shù)據(jù)年齡加1。

運(yùn)行結(jié)果如下：

<pymongo.results.UpdateResult object at 0x10b8874c8>
1 1

可以看到匹配條數(shù)為1條，影響條數(shù)也為1條。如果調(diào)用update_many()方法，則會(huì)將所有符合條件的數(shù)據(jù)都更新，示例如下：

condition = {'age': {'$gt': 20}}
result = collection.update_many(condition, {'$inc': {'age': 1}})
print(result)
print(result.matched_count, result.modified_count)

這時(shí)匹配條數(shù)就不再為1條了，運(yùn)行結(jié)果如下：

<pymongo.results.UpdateResult object at 0x10c6384c8>
3 3

可以看到，這時(shí)所有匹配到的數(shù)據(jù)都會(huì)被更新。

11. 刪除

刪除操作比較簡(jiǎn)單，直接調(diào)用remove()方法指定刪除的條件即可，此時(shí)符合條件的所有數(shù)據(jù)均會(huì)被刪除。示例如下：

result = collection.remove({'name': 'Kevin'})
print(result)

運(yùn)行結(jié)果如下：

{'ok': 1, 'n': 1}

另外，這里依然存在兩個(gè)新的推薦方法——delete_one()和delete_many()。示例如下：

result = collection.delete_one({'name': 'Kevin'})
print(result)
print(result.deleted_count)
result = collection.delete_many({'age': {'$lt': 25}})
print(result.deleted_count)

運(yùn)行結(jié)果如下：

<pymongo.results.DeleteResult object at 0x10e6ba4c8>
1
4

delete_one()即刪除第一條符合條件的數(shù)據(jù)，delete_many()即刪除所有符合條件的數(shù)據(jù)。它們的返回結(jié)果都是DeleteResult類型，可以調(diào)用deleted_count屬性獲取刪除的數(shù)據(jù)條數(shù)。

12. 其他操作

另外，PyMongo還提供了一些組合方法，如find_one_and_delete()、find_one_and_replace()和find_one_and_update()，它們是查找后刪除、替換和更新操作，其用法與上述方法基本一致。

另外，還可以對(duì)索引進(jìn)行操作，相關(guān)方法有create_index()、create_indexes()和drop_index()等。

關(guān)于PyMongo的詳細(xì)用法，可以參見官方文檔：

http://api.mongodb.com/python/current/api/pymongo/collection.html。

另外，還有對(duì)數(shù)據(jù)庫和集合本身等的一些操作，這里不再一一講解，可以參見官方文檔：http://api.mongodb.com/python/current/api/pymongo/。

本節(jié)講解了使用PyMongo操作MongoDB進(jìn)行數(shù)據(jù)增刪改查的方法。

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