Spring Boot MongoDB 数据库应用技巧

一、关于 MongoDB

MongoDB 目前非常流行，在最近的 DB-Engine 排名中居第5位，仅次于传统的关系型数据库如 Oracle、Mysql。

然而在非关系型数据库领域，MongoDB已经持续成为佼佼者一段时间了，这与 MongoDB 的一些优势存在一定关系：

• 无模式(Schema)，便于快速开发；

• 面向文档化的数据，基于BSON格式(类JSON)，灵活性强

• 高性能，得益于其内存计算能力；

• 副本集、自动分片特性，提供了高可用及水平扩展能力

MongoDB 的主要对象包括数据库（database）、集合（collection）、文档对象（document），与关系型数据库的对应关系如下：

与关系型数据库一样，MongoDB也支持索引(不支持外键)，然而其没有定义固定的列(Column)，字段可以是任何类型的值，比如数值、数组或嵌套文档等。 在最近发布的4.0版本中，MongoDB开始支持事务。可见，在未来这些数据库之间的差异只会越来越少。

二、Spring-Data-Mongo

Spring-Data-Mongo 是Spring框架对于MongoDB 数据读写的ORM 封装， 与 大家熟悉的 JPA一样，其在MongoDB-Java-Driver基础之上做了一些封装，令应用开发更加简便。

如下是 SpringData 整体框架的一个概要：

从上图中可以看出，SpringData 是基于分层设计的。从下之上，分别是：

• 数据库层；

• 驱动层(JDBC/Driver)；

• ORM层(Repository)；

三、整合 MongoDB CRUD

接下来的篇幅，主要针对如何在项目中使用框架进行MongoDB数据库的读写，部分代码可供参考。

A. 引入框架

其中  spring-boot-starter-mongodb 是一个胶水组件，声明对它的依赖会令项目自动引入 spring-data-mongo 、 mongodb-java-driver 等基础组件。

B. 数据库配置

我们在  application.properties 中声明一段配置：

不难理解，这里是数据库主机、端口、用户密码、数据库的设置。

C. 数据模型

接下来，要定义数据集合(collection) 的一个结构，以  Book 实体为例：

这里，我们给Book 实体定义了一些属性：

除此以外，我们还会用到几个注解：

关于MongoDB索引形态，可以参考 官方文档 做一个详细了解。

D. 数据操作

ORM 框架可以让你通过操作对象来直接影响数据，这样一来，可以大大减少上手的难度，你不再需要熟悉大量驱动层的API了。 

Spring-Data-Mongo 实现了类JPA的接口，通过预定义好的Repository可实现 代码方法到数据库操作语句DML 的映射。 

下面是一些例子：

• BookRepository

我们所看到的  findByAttribute 将会直接被转换成对应的条件查询，

如 findByAuthor 等价于

接下来，我们可以方便的在业务逻辑层(service层) 对Repository 进行调用，如下：

关于Repository 映射规则，可以从 这里 找到详细介绍。

E. 自定义操作

有时候，Repository的方法映射无法较好的满足一些特定场景，比如高级检索、局部更新、覆盖索引查询等等， 此时可以使用框架提供的  MongoTemplate 工具类来完成这些定制。

MongoTemplate 提供了大量的  Criteria API 来封装 Mongo-Java-Driver的实现。 

我们一方面可以选择直接使用该API，另一方面，则可以更加 "优雅" 的整合到Repository 接口，如下面的代码：

• 声明 Custom 接口

• 声明接口继承关系

• 实现类

利用 AOP的魔法 ，Spring 框架会自动将我们这段代码实现  织入  到Bean对象中， 这样一来，我们原先对Repository的依赖引用方式就不需要改变了。

四、高级技巧

SpringBoot中完成Mongodb的自动化配置，是通过 MongoAutoConfiguration、MongoDataAutoConfiguration 完成的。

其中MongoAutoConfiguration的实现如下：

从上面的代码可见，如果应用代码中未声明 MongoClient、MongoDbFactory，那么框架会根据配置文件自动做客户端的初始化。 

通过声明，可以取消这些自动化配置：

真实线上的项目中，会对MongoDB 客户端做一些定制 ，下面介绍几个常见用法

1. 连接池配置

这里我们所关心的，往往是连接池大小、超时参数阈值、队列这几个，

如下：

2. 去掉_class属性

通过 SpringDataMongo 定义的实体，会自动写入一个 _class 属性，大多数情况下这个不是必须的，可以通过配置去掉：

   public MongoTemplate mongoTemplate(MongoDbFactory mongoDbFactory, MongoMappingContext context) {

       MongoTemplate mongoTemplate = new MongoTemplate(mongoDbFactory, converter);

       return mongoTemplate;

3. 自定义序列化

一些基础的字段类型，如 int 、long、string，通过JDK 装箱类就可以完成， 对于内嵌的对象类型，SpringDataMongo框架会将其转换为 DBObject对象(java driver 实体)。 

一般情况下这已经足够了，但某些场景下你不得不实现自己的序列化方式，比如通过文档存储某些特殊格式的内容。

这需要用到 Converter 接口，如下面的代码：

4. 读写分离

MongoDB 本身支持读写分离的实现，前提是采用副本集、分片副本集的架构， 通过声明客户端的 ReadPreference 级别可以达到优先读主、优先读备的控制。

上面的代码中，将会为MongoClient 设置  secondaryPreferred 的读级别。 ReadPreference 级别包括以下几种：

小结

MongoDB 是当下 NoSQL 数据库的首选，也有不少服务化架构采用了 MongoDB作为主要数据库， 其在 4.x版本中即将推出事务功能，在未来该文档数据库相对于RDBMS的差距将会大大缩小。 也正由于MongoDB 具备 简单、易扩展、高性能等特性，其社区活跃度非常高，是非常值得关注和学习的。

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