MongoDB 从入门到实战：.NET 平台完整指南

郑子铭

发布于 2025-05-25 05:18:04

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一、什么是 MongoDB

MongoDB 是一种功能强大且灵活的 NoSQL 数据库，适用于处理大规模的半结构化数据和高并发场景。它不依赖于固定的表结构和关系模型，而是以文档的形式存储数据，每个文档可以包含不同的字段和数据类型。

特点

• 功能强大：支持半结构化数据、高并发、高可用性等特性。
• 灵活性高：无模式设计，支持嵌套文档和数组。
• 扩展性强：通过分片实现水平扩展，满足海量数据存储需求。

应用场景

• 大数据存储：适合存储海量非结构化或半结构化数据。
• 内容管理系统：支持动态字段和复杂查询。
• 物联网：高效处理设备数据。
• 实时分析：支持复杂的聚合操作和实时数据流处理。

二、MongoDB 架构概述

1. 基本概念

• 文档（Document） 文档是 MongoDB 的基本存储单位，类似于关系型数据库中的行。文档以 BSON（二进制 JSON）格式存储，可以包含嵌套的文档和数组。
• 集合（Collection） 集合是文档的集合，类似于关系型数据库中的表。集合是无模式的，即不同文档可以有不同的结构。
• 数据库（Database） 数据库是集合的集合，一个 MongoDB 实例可以包含多个数据库。

2. 高可用性与扩展性

• 复制集（Replica Set） 复制集用于实现数据的高可用性和持久化。复制集由多个副本组成，其中一个主副本和多个从副本。
• 分片（Sharding） 分片用于实现水平扩展，将数据分布到多个服务器上。每个分片可以是一个独立的 MongoDB 实例或复制集。

三、环境准备

1. 安装 MongoDB

• 下载并安装 MongoDB 访问官网下载页面：https://www.mongodb.com/try/download/community
• 启动 MongoDB 服务
- • Windows: 使用 MongoDB Compass 或命令行启动。
- • Linux/Mac: 使用服务管理工具或直接运行 mongod 命令。

2. 安装 MongoDB 驱动

在项目中添加 MongoDB 的 NuGet 包：

dotnet add package MongoDB.Driver

四、连接到 MongoDB

1. 创建连接字符串

MongoDB 的连接字符串格式如下：

mongodb://<username>:<password>@<host>:<port>/<database>?authSource=<authDatabase>
// mongodb://localhost:27017/mydatabase

2. 编写连接代码

using MongoDB.Bson;
using MongoDB.Driver;

var client = new MongoClient("mongodb://127.0.0.1:27017");
// 获取数据库实例
var database = client.GetDatabase("netSharebase");
// 获取集合实例
var collection = database.GetCollection<BsonDocument>("users");
Console.WriteLine("连接成功！");

五、基本操作

1. 插入数据

var document = new BsonDocument
{
    { "name", "Alice" },
    { "age", 25 },
    { "email", "alice@example.com" }
};

collection.InsertOne(document);

2. 查询数据

var filter = Builders<BsonDocument>.Filter.Eq("name", "Alice");
var result = collection.Find(filter).FirstOrDefault();

if (result != null)
{
    Console.WriteLine($"查询结果: {result}");
}
else
{
    Console.WriteLine("未找到数据！");
}

3. 更新数据

var update = Builders<BsonDocument>.Update.Set("age", 26);
collection.UpdateOne(filter, update);

Console.WriteLine("更新成功！");

4. 删除数据

collection.DeleteOne(filter);

Console.WriteLine("删除成功！");

六、使用实体类操作

1. 定义实体类

public class User
{
    public ObjectId Id { get; set; } // MongoDB 默认主键类型
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    public string Email { get; set; }
}

2. 插入实体

var user = new User
{
    Name = "Bob",
    Age = 30,
    Email = "bob@example.com"
};

var userCollection = database.GetCollection<User>("users");
userCollection.InsertOne(user);

Console.WriteLine("插入实体成功！");

3. 查询实体

var userFilter = Builders<User>.Filter.Eq(u => u.Name, "Bob");
var userResult = userCollection.Find(userFilter).FirstOrDefault();

if (userResult != null)
{
    Console.WriteLine($"查询结果: {userResult.Name}, {userResult.Age}, {userResult.Email}");
}
else
{
    Console.WriteLine("未找到用户！");
}

七、高级功能

1. 索引操作

创建索引以提高查询性能：

var indexKeys = Builders<User>.IndexKeys.Ascending(u => u.Name);
var indexOptions = new CreateIndexOptions { Unique = true };
userCollection.Indexes.CreateOne(new CreateIndexModel<User>(indexKeys, indexOptions));

Console.WriteLine("索引创建成功！");

2. 聚合操作

执行复杂的聚合查询：

var pipeline = new AggregatePipelineBuilder<User>()
    .Match(u => u.Age > 25)
    .Group(g => g.Key("emailDomain", x => x.Email.Split('@')[1]), g => g.Count());

var results = userCollection.Aggregate(pipeline).ToList();

foreach (var result in results)
{
    Console.WriteLine($"{result._id}: {result.count}");
}