MongoDB Redis 快速上手：NoSQL数据库操作精要

先言之

☘️随着大数据时代的到来，非关系型数据库因其灵活性和扩展性逐渐受到开发者的青睐。MongoDB 和 Redis 作为两种非常流行的 NoSQL 数据库，各自拥有独特的特性和应用场景。MongoDB 是一款面向文档的数据库，适用于需要存储复杂数据结构的应用；而 Redis 则以其卓越的速度和内存存储能力著称，非常适合高速缓存和实时数据分析。

✍️本文旨在为初学者提供一份简洁明了的手册，帮助大家快速掌握 MongoDB 和 Redis 的基本语法及常用操作。通过本指南的学习，读者将能够迅速上手这两种数据库，为实际项目开发奠定坚实的基础。

🤲本文内容均基于官方文档撰写，并附带了相应的 SQL 语法链接。我希望在为大家提供正确语法规则的同时，也能鼓励大家养成查阅官方文档的好习惯！愿初学者以此为基础，不断探索，终成大家。

MongoDB 7.0

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官网介绍：https://www.mongodb.com/zh-cn/docs/manual/

MongoDB 是一种非常流行的 NoSQL 数据库，特别适合那些需要处理大量非结构化或半结构化数据的应用程序。MongoDB 是一个文档数据库，为简化应用程序的开发与扩展而设计。MongoDB 中的记录是一个文档，它是由字段和值对组成的数据结构。MongoDB 文档类似于 JSON 对象。字段值可以包含其他文档、数组和文档数组。MongoDB 将文档存储在集合中。集合类似于关系数据库中的表。

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图中展示的是MongoDB容器中的三个内置数据库及其对应的系统集合。让我们逐一介绍它们：

local 数据库：local数据库主要用于存储特定于单个MongoDB实例的数据。 startup_log是一个日志集合，记录了MongoDB服务器启动时的一些重要事件。
config 数据库：config数据库仅在分片集群中使用，用于存储分片集群的配置信息。system.sessions存储跨多个分片的操作会话信息（自MongoDB 4.0开始引入）。
admin 数据库：admin数据库是一个特殊的“超级用户”数据库，用于执行管理任务，如运行权限检查、数据库查询等。它包含一个名为system.users的集合，其中存储着全局用户的认证信息。system.version存储MongoDB版本信息（自MongoDB 4.2开始引入）。

🌕文档（Document）

☘️官方详细概念：https://www.mongodb.com/zh-cn/docs/manual/core/document/

MongoDB 将数据记录存储为 BSON 文档。BSON 是 JSON 文档的二进制表示形式，但它包含的数据类型比 JSON 多。

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🌖文档结构

MongoDB 文档由字段和值对组成，具有以下结构：

{
   field1: value1,
   field2: value2,
   field3: value3,
   ...
   fieldN: valueN
}

字段值可以是任何一种 BSON 数据类型，包括其他文档、数组和文档数组。例如，以下文档包含不同类型的值：

var mydoc = {
               _id: ObjectId("5099803df3f4948bd2f98391"),
               name: { first: "Alan", last: "Turing" },
               birth: new Date('Jun 23, 1912'),
               death: new Date('Jun 07, 1954'),
               contribs: [ "Turing machine", "Turing test", "Turingery" ],
               views : NumberLong(1250000)
            }

🌖QUERY / Find DOCUMENT

☘️详细语法：db.collection.find(query, projection, options)

db.collection.findOne(query, projection, options)

读取操作用于从集合中检索文档，即查询集合中的文档。

🌰：选择集合中的所有文档

-- 查询所有文档
db.inventory.find( {} )

-- 该操作使用 {} 的过滤谓词，对应以下 SQL 声明：
SELECT * FROM inventory

🌰：指定相等条件

-- 从 inventory 中选择集合所有 status 等于 "D" 的文档：
db.inventory.find( { status: "D" } )

-- 该操作使用 { status: "D" } 的过滤谓词，对应以下 SQL 声明：
SELECT * FROM inventory WHERE status = "D"

🌰：使用查询操作符指定条件

-- 从 inventory 集合中检索所有文档。其中 status 等于 "A" 或 "D"：
db.inventory.find( { status: { $in: [ "A", "D" ] } } )

-- 该操作使用 { status: { $in: [ "A", "D" ] } } 的过滤谓词，对应以下 SQL 声明：
SELECT * FROM inventory WHERE status in ("A", "D")

🌰：指定 AND 条件。复合查询可以为集合文档中的多个字段指定条件。逻辑 AND 连接词隐式地连接复合查询的子句，以便该查询选择集合中与所有条件匹配的文档。

-- 检索 inventory 集合中 status 等于 "A" 且qty 小于 ($lt) 30 的所有文档：
db.inventory.find( { status: "A", qty: { $lt: 30 } } )

-- 该操作使用 { status: "A", qty: { $lt: 30 } } 的过滤谓词，对应以下 SQL 声明：
SELECT * FROM inventory WHERE status = "A" AND qty < 30

🌰：指定 OR 条件。可以使用 $or 操作符指定复合查询，该复合查询使用逻辑 OR 连接词连接每个每个子句，以便该查询选择集合中至少匹配一个条件的文档。

-- 检索集合中 status 等于 "A" 或 qty 小于 ($lt) 30 的所有文档：
db.inventory.find( { $or: [ { status: "A" }, { qty: { $lt: 30 } } ] } )

-- 该操作使用 { $or: [ { status: 'A' }, { qty: { $lt: 30 } } ] } 的过滤谓词，对应以下 SQL 声明：
SELECT * FROM inventory WHERE status = "A" OR qty < 30

🌰：指定 AND 和 OR 条件

-- 复合查询文档选择集合中 status 等于 "A" 小于 ( 且 ) 以字符 30 开头的文档：$ltitem 或 p
db.inventory.find( {
     status: "A",
     $or: [ { qty: { $lt: 30 } }, { item: /^p/ } ]
} )

-- 对应如下 SQL 语句：
SELECT * FROM inventory WHERE status = "A" AND ( qty < 30 OR item LIKE "p%")

🌰：使用空查询规范。虽然与 find() 方法类似，但 findOne() 方法返回的是文档而不是游标。

db.bios.findOne()

🌰：返回 BIOS 集合中的第一个匹配文档，其中嵌入式文档 name 中的字段 first 以字母 G 开头，或者字段 birth 小于 new Date(‘01/01/1945’)：

db.bios.findOne(
   {
     $or: [
            { 'name.first' : /^G/ },
            { birth: { $lt: new Date('01/01/1945') } }
          ]
   }
)

🌰：返回 BIOS 集合中的文档（contribs 字段包含元素 OOP），并返回除之外的字段、_id 嵌入式文档中的 name 字段和 first birth所有字段：

db.bios.findOne(
   { contribs: 'OOP' },
   { _id: 0, 'name.first': 0, birth: 0 }
)

🌗CREATE / Insert DOCUMENT

☘️详细语法：https://www.mongodb.com/zh-cn/docs/manual/tutorial/insert-documents/

创建或插入操作用于将新文档添加到集合中。 如果集合当前不存在，插入操作会创建集合。在 MongoDB 中，存储在集合中的每个文档都需要一个唯一的 _id 字段作为主键。如果插入的文档省略了 _id 字段，MongoDB 驱动程序会自动为 ObjectId 字段生成一个 _id。

🌰：Collection.insertOne()将单个文档插入到集合中。

-- 将新文档插入 `inventory` 集合。
db.inventory.insertOne(
   { item: "canvas", qty: 100, tags: ["cotton"], size: { h: 28, w: 35.5, uom: "cm" } }
)

-- 要检索刚刚插入的文档，请查询该集合：
db.inventory.find( { item: "canvas" } )

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🌰：db.collection.insertMany() 可以将多个文档插入到一个集合中。

-- 将三个新文档插入inventory集合。
db.inventory.insertMany([
   { item: "journal", qty: 25, tags: ["blank", "red"], size: { h: 14, w: 21, uom: "cm" } },
   { item: "mat", qty: 85, tags: ["gray"], size: { h: 27.9, w: 35.5, uom: "cm" } },
   { item: "mousepad", qty: 25, tags: ["gel", "blue"], size: { h: 19, w: 22.85, uom: "cm" } }
])

-- 要检索插入的文档，请查询集合
db.inventory.find( {} )

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🌰（高深）：bios 集合提供了用于 MongoDB 实验的示例数据。
https://www.mongodb.com/zh-cn/docs/manual/reference/bios-example-collection/#std-label-bios-example-collection

db.bios.insertMany([
   {
       "_id" : 1,
       "name" : {
           "first" : "John",
           "last" : "Backus"
       },
       "birth" : ISODate("1924-12-03T05:00:00Z"),
       "death" : ISODate("2007-03-17T04:00:00Z"),
       "contribs" : [
           "Fortran",
           "ALGOL",
           "Backus-Naur Form",
           "FP"
       ],
       
       ......
       
   {
       "_id" : 10,
       "name" : {
           "first" : "Martin",
           "last" : "Odersky"
       },
       "contribs" : [
           "Scala"
       ]
   }

] )

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🌘UPDATE DOCUMENT

☘️详细语法：https://www.mongodb.com/zh-cn/docs/manual/tutorial/update-documents/

更新操作用于修改集合中的现有文档。

🌰：使用 db.collection.updateOne() 集合上的 inventory 方法来更新 第一个等于 item 的"paper"文档：

db.inventory.updateOne(
   { item: "paper" },
   {
     $set: { "size.uom": "cm", status: "P" },
     $currentDate: { lastModified: true }
   }
)

🌰：使用 db.collection.updateMany() 集合上的 inventory 方法更新 qty 小于 50 的所有文档：

db.inventory.updateMany(
   { "qty": { $lt: 50 } },
   {
     $set: { "size.uom": "in", status: "P" },
     $currentDate: { lastModified: true }
   }
)

🌰：替换除 _id 字段之外的文档的所有内容，请将全新文档作为第二个参数传递给 db.collection.replaceOne()

db.inventory.replaceOne(
   { item: "paper" },
   { item: "paper", instock: [ { warehouse: "A", qty: 60 }, { warehouse: "B", qty: 40 } ] }
)

🌑DELETE DOCUMENT

☘️详细语法：https://www.mongodb.com/zh-cn/docs/manual/tutorial/remove-documents/

删除操作用于从集合中删除文档。

🌰：要删除集合中的所有文档，请将空的过滤器文档 {} 传递给 db.collection.deleteMany() 方法。

-- 删除 所有 集合中的inventory文档：
db.inventory.deleteMany({})

🌰：指定条件或过滤器来标识要删除的文档。

-- 从 status 字段等于 "A" 的 inventory 集合中删除所有文档：
db.inventory.deleteMany({ status : "A" })

🌰：要删除最多一个与指定的筛选器匹配的文档（即使指定的筛选器可能存在多个匹配的文档），请使用 db.collection.deleteOne() 方法。

-- 删除 第一个 为 `status 的"D"`文档：
db.inventory.deleteOne( { status: "D" } )

更多方法：https://www.mongodb.com/zh-cn/docs/manual/reference/method/

Redis

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官网介绍：https://redis.io/docs/latest/?spm=5176.28103460.0.0.297c572cWOYo4Z

Redis (Remote Dictionary Server) 是一个开源的、高性能的、基于内存的数据结构存储系统。它不仅仅是一个简单的键值存储系统，还支持多种数据结构，如字符串（String）、哈希（Hash）、列表（List）、集合（Set）、有序集合（Zset）等。这些数据结构使得 Redis 成为一个非常灵活的工具，可以用于多种场景，如缓存、消息队列、实时分析等。

🌕字符串（String）

🌖SET key value

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/set/

设置键 key 的值为 value。

🌰：

-- 创建一个键 mykey，并将其值设置为 "Hello"。
-- 如果 mykey 已经存在，那么这个命令会更新 mykey 的值为 "Hello"。
SET mykey "Hello"

-- 在 Redis 中创建一个键 anotherkey，并将其值设为 "will expire in a minute"
-- 同时设置这个键的过期时间为 60 秒。60 秒后，这个键将自动从 Redis 中删除。
SET anotherkey "will expire in a minute" EX 60

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🌗GET key

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/get/

获取键 key 的值。

🌰：

-- 如果 mykey 存在，Redis 会返回其对应的值。
-- 如果 mykey 不存在，Redis 会返回 nil（空值）。
GET mykey

🌘INCR key

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/incr/

将键 key 的值增 1，如果键不存在，则先初始化为 0 再增 1。

🌰：

redis> SET mykey "10"
"OK"
redis> INCR mykey
(integer) 11
redis> GET mykey
"11"

🌑DECR key

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/decr/

将键 key 的值减 1，如果键不存在，则先初始化为 0 再减 1。

🌰：

redis> SET mykey "10"
"OK"
redis> DECR mykey
(integer) 9
redis> SET mykey "234293482390480948029348230948"
"OK"
redis> DECR mykey
(error) value is not an integer or out of range

🌕哈希（Hash）

🌖HSET key field value

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/hset/

将哈希表 key 中的字段 field 的值设为 value。

🌰：

redis> HSET myhash field1 "Hello"
"OK"
redis> HGET myhash field1
"Hello"
redis> HSET myhash field2 "Hi" field3 "World"
"OK"
redis> HGET myhash field2
"Hi"
redis> HGET myhash field3
"World"
redis> HGETALL myhash
（如下图）

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🌗HGET key field

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/hget/

获取哈希表 key 中字段 field 的值。

🌰：

redis> HSET myhash field1 "foo"
(integer) 1
redis> HGET myhash field1
"foo"
redis> HGET myhash field2
(nil)

🌘HGETALL key

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/hgetall/

获取哈希表 key 中所有字段和值。

🌰：

redis> HSET myhash field1 "Hello"
(integer) 0
redis> HSET myhash field2 "World"
(integer) 0
redis> HGETALL myhash
1) "field1"
2) "Hello"
3) "field2"
4) "World"

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🌕列表（List）

🌖LPUSH key value

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/lpush/

将一个或多个值 value 插入到列表 key 的表头。

🌰：

redis> LPUSH mylist "world"
(integer) 1
redis> LPUSH mylist "hello"
(integer) 2
redis> LRANGE mylist 0 -1
1) "hello"
2) "world"

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🌗RPUSH key value

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/rpush/

将一个或多个值 value 插入到列表 key 的表尾。

🌰：

redis> RPUSH mylist "hello"
(integer) 3
redis> RPUSH mylist "world"
(integer) 4
redis> LRANGE mylist 0 -1
(如下图，先前已经LPUSH了，所以4个数据)

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🌘LPOP key

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/lpop/

移除并获取列表 key 的第一个元素。

🌰：

redis> RPUSH mylist "one" "two" "three" "four" "five"
(integer) 9
redis> LPOP mylist
"hello"
redis> LPOP mylist 2
1)world
2)hello
redis> LRANGE mylist 0 -1
(如下图)

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🌑RPOP key

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/rpop/

移除并获取列表 key 的最后一个元素。

🌰：

redis> RPUSH mylist "one" "two" "three" "four" "five"
(integer) 5
redis> RPOP mylist
"five"
redis> RPOP mylist 2
1) "four"
2) "three"
redis> LRANGE mylist 0 -1
1) "one"
2) "two"

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🌑LRANGE key start stop

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/lrange/

获取列表 key 中指定范围的元素。

🌰：

redis> RPUSH mylist "one"
(integer) 1
redis> RPUSH mylist "two"
(integer) 2
redis> RPUSH mylist "three"
(integer) 3
redis> LRANGE mylist 0 0
1) "one"
redis> LRANGE mylist -3 2
1) "one"
2) "two"
3) "three"
redis> LRANGE mylist -100 100
1) "one"
2) "two"
3) "three"
redis> LRANGE mylist 5 10
(empty array)

🌕集合（Set）

🌖SADD key member

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/sadd/

将一个成员 member 添加到集合 key 中。

🌰：

redis> SADD myset "Hello"
(integer) 1
redis> SADD myset "World"
(integer) 1
redis> SADD myset "World"
(integer) 0
redis> SMEMBERS myset
1) "Hello"
2) "World"

🌗SMEMBERS key

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/smembers/

获取集合 key 中的所有成员。

🌰：

redis> SADD myset "Hello"
(integer) 1
redis> SADD myset "World"
(integer) 1
redis> SMEMBERS myset
1) "Hello"
2) "World"

🌘SREM key member

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/srem/

从集合 key 中移除一个成员 member。

🌰：

redis> SADD myset "one"
(integer) 1
redis> SADD myset "two"
(integer) 1
redis> SADD myset "three"
(integer) 1
redis> SREM myset "one"
(integer) 1
redis> SREM myset "four"
(integer) 0
redis> SMEMBERS myset
1) "two"
2) "three"

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🌑SCARD key

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/scard/

获取集合 key 的基数（即成员数量）。

🌰：

redis> SADD myset "Hello"
(integer) 1
redis> SADD myset "World"
(integer) 1
redis> SCARD myset
(integer) 2

🌕有序集合（Zset）

🌖ZADD key score member

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/zadd/

将一个成员 member 添加到有序集合 key 中，并为其设置一个分数 score。

🌰：

redis> ZADD myzset 1 "one"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 1 "uno"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 2 "two" 3 "three"
(integer) 2
redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
1) "one"
2) "1"
3) "uno"
4) "1"
5) "two"
6) "2"
7) "three"
8) "3"

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🌗ZRANGE key start stop [WITHSCORES]

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/zrange/

获取有序集合 key 中指定范围的成员，可选参数 [WITHSCORES] 表示同时获取分数。

🌰：

redis> ZADD myzset 1 "one" 2 "two" 3 "three"
(integer) 3
redis> ZRANGE myzset 0 -1
1) "one"
2) "two"
3) "three"
redis> ZRANGE myzset 2 3
1) "three"
redis> ZRANGE myzset -2 -1
1) "two"
2) "three"

🌰：此示例显示如何按分数查询排序集，不包括值1并直到无穷大，仅返回结果的第二个元素。

redis> ZADD myzset 1 "one" 2 "two" 3 "three"
(integer) 3
redis> ZRANGE myzset (1 +inf BYSCORE LIMIT 1 1
1) "three"

🌘ZREM key member

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/zrem/

从有序集合 key 中移除一个成员 member。

🌰：

redis> ZADD myzset 1 "one"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 2 "two"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 3 "three"
(integer) 1
redis> ZREM myzset "two"
(integer) 1
redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
1) "one"
2) "1"
3) "three"
4) "3"

🌑ZCARD key

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/zcard/

获取有序集合 key 的基数（即成员数量）。

🌰：

redis> ZADD myzset 1 "one"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 2 "two"
(integer) 1
redis> ZCARD myzset
(integer) 2

🌕其他

🌖DEL key

☘️详细语法： https://redis.io/docs/latest/commands/del/

删除一个或多个键。

🌰：

redis> SET key1 "Hello"
"OK"
redis> SET key2 "World"
"OK"
redis> DEL key1 key2 key3
(integer) 2

🌗EXISTS key

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/exists/

检查给定的键是否存在。

🌰：

redis> SET key1 "Hello"
"OK"
redis> EXISTS key1
(integer) 1
redis> EXISTS nosuchkey
(integer) 0
redis> SET key2 "World"
"OK"
redis> EXISTS key1 key2 nosuchkey
(integer) 2

🌘KEYS pattern

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/keys/

查找所有匹配给定模式的键。

🌰：

-- MSET同时设置一个或多个键值对。
redis> MSET firstname Jack lastname Stuntman age 35
"OK"
redis> KEYS *name*
1) "lastname"
2) "firstname"
redis> KEYS a??
1) "age"
redis> KEYS *
1) "lastname"
2) "firstname"
3) "age"

🌑EXPIRE key seconds

☘️详细语法：https://redis.io/docs/latest/commands/expire/

设置键 key 的生存时间（以秒为单位）。

🌰：

redis> SET mykey "Hello"
"OK"
redis> EXPIRE mykey 10
(integer) 1
redis> TTL mykey
(integer) 10
redis> SET mykey "Hello World"
"OK"
redis> TTL mykey
(integer) -1
-- XX — 仅当密钥已有到期时间时才设置到期时间
-- GT — 仅当新到期时间大于当前到期时间时才设置到期时间
-- LT — 仅当新到期时间小于当前到期时间时才设置到期时间
redis> EXPIRE mykey 10 XX
(integer) 0
redis> TTL mykey
(integer) -1
-- NX — 仅当密钥没有到期时才设置到期时间
redis> EXPIRE mykey 10 NX
(integer) 1
redis> TTL mykey
(integer) 10

当然了除了这些命令，还有很多常用的命令：SAVE 、BGSAVE 、LASTSAVE 、TTL key等等。

更多命令：https://redis.io/docs/latest/commands/

综括而言

👋通过本文的学习，我们不仅了解了 MongoDB 和 Redis 的基本概念，还掌握了它们的核心功能和操作方法。MongoDB 作为一种面向文档的数据库，提供了灵活的数据模型和强大的查询语言，适用于存储复杂的数据结构。Redis 则以其超高的性能和丰富的数据结构，成为了构建高性能应用和服务的理想选择。

🌈无论是需要处理大量文档数据还是寻求高速缓存解决方案，MongoDB 和 Redis 都能提供有效的支持。希望读者能够通过本篇文章获得足够的知识基础，进一步探索这两种数据库的高级特性，并将其应用到实际工作中，提升应用的性能和稳定性。未来，随着对这些技术的深入理解，你将能够更好地利用它们的优势来解决实际问题。