01 - MongoDB基础概念

🎯 学习目标

• 理解MongoDB的核心概念和特点
• 掌握文档数据库的基本原理
• 了解MongoDB与传统关系型数据库的区别
• 熟悉MongoDB的数据结构

📚 核心概念

1. 什么是MongoDB？

MongoDB是一个开源的文档数据库，属于NoSQL数据库家族。它以BSON（Binary JSON）格式存储数据，具有高性能、高可用性和易扩展的特点。

主要特点：

• 📄 文档导向 - 数据以文档形式存储
• 🔄 无模式 - 灵活的文档结构
• 🚀 高性能 - 优化的查询和索引
• 📈 可扩展 - 水平扩展支持
• 🌐 跨平台 - 支持多种操作系统

2. 核心术语对比

关系型数据库	MongoDB	说明
Database	Database	数据库
Table	Collection	集合/表
Row	Document	文档/行
Column	Field	字段/列
Primary Key	_id	主键
Index	Index	索引

3. 数据结构层次

Database (数据库)
  └── Collection (集合)
      └── Document (文档)
          └── Field (字段)

示例：

// 数据库: ecommerce
// 集合: users
// 文档示例:
{
  "_id": ObjectId("507f1f77bcf86cd799439011"),
  "name": "张三",
  "email": "zhangsan@example.com",
  "age": 25,
  "address": {
    "city": "北京",
    "district": "朝阳区"
  },
  "hobbies": ["读书", "游泳", "编程"],
  "created_at": ISODate("2024-01-15T10:30:00Z")
}

🔍 核心组件

1. Document (文档)

• MongoDB的基本数据单位
• 类似JSON对象，但支持更多数据类型
• 每个文档都有唯一的_id字段

2. Collection (集合)

• 文档的容器
• 类似关系型数据库中的表
• 不需要预定义结构

3. Database (数据库)

• 集合的容器
• 物理上对应一组文件

4. Field (字段)

• 文档中的键值对
• 支持嵌套文档和数组

📊 数据类型

MongoDB支持丰富的数据类型：

类型	说明	示例
String	字符串	"Hello World"
Integer	整数	42
Double	浮点数	3.14
Boolean	布尔值	true, false
Date	日期	ISODate("2024-01-15")
ObjectId	对象ID	ObjectId("...")
Array	数组	[1, 2, 3]
Object	嵌套对象
Null	空值	null
Binary	二进制数据	BinData(...)

🆚 MongoDB vs 关系型数据库

优势

✅ 灵活的数据模型 - 无需预定义表结构
✅ 水平扩展 - 易于分片和集群
✅ 高性能 - 优化的文档存储
✅ 开发效率 - 减少ORM映射

劣势

❌ 事务支持 - 早期版本事务支持有限
❌ 数据一致性 - 最终一致性模型
❌ 复杂查询 - 某些复杂查询不如SQL直观
❌ 存储空间 - 可能占用更多存储空间

💡 使用场景

适合的场景

• 📱 内容管理系统 - 灵活的文档结构
• 📊 实时分析 - 快速查询和聚合
• 🌐 Web应用 - JSON友好的API
• 📈 大数据处理 - 水平扩展能力
• 🔄 原型开发 - 快速迭代

不适合的场景

• 💰 金融系统 - 需要强一致性
• 📋 复杂报表 - 需要复杂JOIN操作
• 🔒 高度规范化 - 需要严格的数据结构

🛠️ 实践练习

练习1：理解文档结构

分析以下文档，识别各个字段的数据类型：

{
  "_id": ObjectId("507f1f77bcf86cd799439011"),
  "product_name": "智能手机",
  "price": 2999.99,
  "in_stock": true,
  "specifications": {
    "screen_size": "6.1英寸",
    "storage": "128GB",
    "color": "黑色"
  },
  "tags": ["电子", "手机", "智能"],
  "release_date": ISODate("2024-01-01T00:00:00Z"),
  "reviews": [
    {
      "user": "用户A",
      "rating": 5,
      "comment": "很好用"
    }
  ]
}

练习2：设计文档结构

为以下业务场景设计MongoDB文档结构：

• 在线书店的图书信息
• 社交媒体的用户动态
• 电商平台的订单信息

❓ 常见问题

Q: MongoDB是免费的吗？

A: MongoDB有免费的Community版本和付费的Enterprise版本。Community版本功能完整，适合学习和中小型项目。

Q: MongoDB支持SQL查询吗？

A: MongoDB不支持传统SQL，但有MongoDB Query Language (MQL)和聚合管道，功能强大且灵活。

Q: 如何选择_id字段？

A: MongoDB会自动生成ObjectId作为_id，也可以自定义_id值，但必须保证唯一性。

Q: MongoDB的文档大小有限制吗？

A: 单个文档最大16MB，对于更大的数据可以使用GridFS。

Q: MongoDB支持事务吗？

A: MongoDB 4.0+支持多文档事务，但建议谨慎使用，因为会影响性能。

⚠️ 注意事项

1. 数据建模 - 合理设计文档结构，避免过度嵌套
2. 索引策略 - 为常用查询字段创建索引
3. 数据类型 - 保持字段数据类型的一致性
4. 命名规范 - 使用有意义的集合和字段名称
5. 性能考虑 - 避免在文档中存储过大的数组

🎯 学习检查

完成本课后，你应该能够：

• [ ] 解释MongoDB的核心概念
• [ ] 区分MongoDB与传统关系型数据库
• [ ] 识别MongoDB支持的数据类型
• [ ] 设计简单的文档结构
• [ ] 理解MongoDB的适用场景

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下一步： 学习 02-installation 安装和配置MongoDB