Python是開(kāi)發(fā)社區(qū)中用于許多不同類型應(yīng)用的強(qiáng)大編程語(yǔ)言。很多人都知道它是可以處理幾乎任何任務(wù)的靈活語(yǔ)言。因此，在Python應(yīng)用中需要一個(gè)什么樣的與語(yǔ)言本身一樣靈活的數(shù)據(jù)庫(kù)呢？那就是NoSQL，比如MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　1、SQL vs NoSQL

　　如果你不是很熟悉NoSQL這個(gè)概念，MongoDB就是一個(gè)NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)。近幾年來(lái)它越來(lái)越受到整個(gè)行業(yè)的歡迎。NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)提供了一個(gè)和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)非常不同的檢索方式和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)功能。

　　在NoSQL出現(xiàn)的幾十年來(lái)，SQL數(shù)據(jù)庫(kù)是開(kāi)發(fā)者尋求構(gòu)建大型、可擴(kuò)展系統(tǒng)的唯一選擇之一。然而，越來(lái)越多的需求要求存儲(chǔ)復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的能力。這推動(dòng)了NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的誕生，它允許開(kāi)發(fā)者存儲(chǔ)異構(gòu)和無(wú)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。

　　當(dāng)?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)方案選擇時(shí)，大多數(shù)人都問(wèn)自己最后一個(gè)問(wèn)題，“SQL或NoSQL的？”。無(wú)論是SQL和NoSQL都有自己的長(zhǎng)處和弱點(diǎn)，你應(yīng)該選擇適合您的應(yīng)用需求中最好的之一。這里是兩者之間的一些區(qū)別：

　　SQL

　?。?span>模型是關(guān)系型的；

　　．數(shù)據(jù)被存放在表中；

　?。?span>適用于每條記錄都是相同類型并具有相同屬性的情況；

　?。?span>存儲(chǔ)規(guī)范需要預(yù)定義結(jié)構(gòu)；

　?。?span>添加新的屬性意味著你必須改變整體架構(gòu)；

　?。瓵CID事務(wù)支持；

　　NoSQL

　?。?span>模型是非關(guān)系型的;

　?。?span>可以存儲(chǔ)Json、鍵值對(duì)等(決定于NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)類型)；

　?。?span>并不是每條記錄都要有相同的結(jié)構(gòu)；

　?。?span>添加帶有新屬性的數(shù)據(jù)時(shí)，不會(huì)影響其他；

　?。?span>支持ACID事務(wù)，根據(jù)使用的NoSQL的數(shù)據(jù)庫(kù)而有所不同；

　　．一致性可以改變；

　?。?span>橫向擴(kuò)展；

　　在兩種類型的數(shù)據(jù)庫(kù)之間還有許多其他的區(qū)別，但上面提到的是一些更重要的區(qū)別。根據(jù)您的具體情況，使用SQL數(shù)據(jù)庫(kù)可能是首選，而在其他情況下，NoSQL的是更明顯的選擇。當(dāng)選擇一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，您應(yīng)該謹(jǐn)慎考慮每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。

　　NoSQL的一個(gè)好處是，有許多不同類型的數(shù)據(jù)庫(kù)可供選擇，并且每個(gè)都有自己的用例：

　?。甼ey-value存儲(chǔ)： DynamoDB

　　．文檔存儲(chǔ)： CouchDB ， MongoDB ， RethinkDB

　　．列存儲(chǔ)： Cassandra

　?。?span>數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu): Redis ， SSDB

　　還有很多，但這些是一些更常見(jiàn)的類型。近年來(lái)，SQL和NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)甚至已經(jīng)開(kāi)始合并。例如，PostgreSQL現(xiàn)在支持存儲(chǔ)和查詢JSON數(shù)據(jù)，很像MongoDB。有了這個(gè)，你可以用Postgres實(shí)現(xiàn)MongoDB一樣的功能，但你仍然沒(méi)有MongoDB的其他優(yōu)勢(shì)（如橫向擴(kuò)容和簡(jiǎn)單的界面，等等）。

　　2、MongoDB

　　現(xiàn)在，讓我們將視線轉(zhuǎn)移到本文的重點(diǎn)，并闡明的MongoDB的具體的一些情況。

　　MongoDB是一個(gè)面向文檔的，開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)程序，它平臺(tái)無(wú)關(guān)。MongoDB像其他一些NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)（但不是全部?。┦褂?/span>JSON結(jié)構(gòu)的文檔存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。這是使得數(shù)據(jù)非常靈活，不需要的Schema。

　　一些比較重要的特點(diǎn)是：

　　．支持多種標(biāo)準(zhǔn)查詢類型，比如matching()、comparison (, )或者正則表達(dá)式；

　　．可以存儲(chǔ)幾乎任何類型的數(shù)據(jù)，無(wú)論是結(jié)構(gòu)化，部分結(jié)構(gòu)化，甚至是多態(tài)；

　?。?span>要擴(kuò)展和處理更多查詢，只需添加更多的機(jī)器；

　?。?span>它是高度靈活和敏捷，讓您能夠快速開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序；

　　．作為基于文檔的數(shù)據(jù)庫(kù)意味著您可以在單個(gè)文檔中存儲(chǔ)有關(guān)您的模型的所有信息；

　　．您可以隨時(shí)更改數(shù)據(jù)庫(kù)的Schema;

　?。?span>許多關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的功能也可以在MongoDB使用（如索引）。

　　在運(yùn)行方面，MongoDB中有相當(dāng)多的功能在其他數(shù)據(jù)庫(kù)中是沒(méi)有的:

　　．無(wú)論您需要獨(dú)立服務(wù)器還是完整的獨(dú)立服務(wù)器集群，MongoDB都可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展;

　?。甅ongoDB還通過(guò)在各個(gè)分片上自動(dòng)移動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)提供負(fù)載均衡支持；

　?。?span>它具有自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移支持，如果主服務(wù)器Down掉，新的主服務(wù)器將自動(dòng)啟動(dòng)并運(yùn)行；

　?。甅ongoDB的管理服務(wù)（MMS）可以用于監(jiān)控和備份MongoDB的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)；

　?。?span>不像關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，由于內(nèi)存映射文件，你將節(jié)省相當(dāng)多的RAM。

　　雖然起初MongoDB似乎是解決我們?cè)S多問(wèn)題的數(shù)據(jù)庫(kù)，但它不是沒(méi)有缺點(diǎn)的。MongoDB的一個(gè)常見(jiàn)缺點(diǎn)是缺少對(duì)ACID事務(wù)的支持，MongoDB在 特定場(chǎng)景下支持ACID事務(wù) ，但不是在所有情況。在單文檔級(jí)別，支持ACID事務(wù)（這是大多數(shù)事務(wù)發(fā)生的地方）。但是，由于MongoDB的分布式性質(zhì)，不支持處理多個(gè)文檔的事務(wù)。

　　MongoDB還缺少對(duì)自然join查詢支持。在MongoDB看來(lái)：文檔意在包羅萬(wàn)象，這意味著，一般來(lái)說(shuō)，它們不需要參考其他文檔。在現(xiàn)實(shí)世界中，這并不總是有效的，因?yàn)槲覀兪褂玫臄?shù)據(jù)是關(guān)系性的。因此，許多人認(rèn)為MongoDB應(yīng)該被用作一個(gè)SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的補(bǔ)充數(shù)據(jù)庫(kù)，但是當(dāng)你使用MongoDB是，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這是錯(cuò)誤的。

　　3、PyMongo

　　現(xiàn)在我們已經(jīng)描述了MongoDB的是什么，讓我們來(lái)看看如何在Python中實(shí)際使用它。由MongoDB開(kāi)發(fā)者發(fā)布的官方驅(qū)動(dòng)程序 PyMongo ，這里通過(guò)一些例子介紹，但你也應(yīng)該查看 完整的文檔 ，因?yàn)槲覀儫o(wú)法面面俱到。

　　當(dāng)然第一件事就是安裝，最簡(jiǎn)單的方式就是 pip ：

　　pip install pymongo==3.4.0

　　注:有關(guān)更全面的指南，請(qǐng)查看文檔的 安裝/升級(jí) 頁(yè)面，并按照其中的步驟進(jìn)行設(shè)置

　　完成設(shè)置后，啟動(dòng)的Python控制臺(tái)并運(yùn)行以下命令：

　　>>> import pymongo

　　如果沒(méi)有提出任何異常就說(shuō)明安裝成功了

　　建立連接

　　使用 MongoClient 對(duì)象建立連接：

　　from pymongo import MongoClient

　　client = MongoClient()

　　使用上面的代碼片段，將建立連接到默認(rèn)主機(jī)（localhost）和端口（27017）。您還可以指定主機(jī)和/或使用端口：

　　client = MongoClient('localhost', 27017)

　　或者使用MongoURl格式：

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

　　訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)

　　一旦你有一個(gè)連接的 MongoClient 實(shí)例，你可以在Mongo服務(wù)器中訪問(wèn)任何數(shù)據(jù)庫(kù)。如果要訪問(wèn)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，你可以當(dāng)作屬性一樣訪問(wèn)：

　　db = client.pymongo_test

　　或者你也可以使用字典形式的訪問(wèn)：

　　db = client['pymongo_test']

　　如果您的指定數(shù)據(jù)庫(kù)已創(chuàng)建，實(shí)際上并不重要。通過(guò)指定此數(shù)據(jù)庫(kù)名稱并將數(shù)據(jù)保存到其中，您將自動(dòng)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　插入文檔

　　在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，就如同調(diào)用只是兩行代碼一樣容易。第一行指定你將使用哪個(gè)集合。在MongoDB中術(shù)語(yǔ)中，一個(gè)集合是在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)在一起的一組文檔(相當(dāng)于SQL的表)。集合和文檔類似于SQL表和行。第二行是使用集合插入數(shù)據(jù)insert_one()的方法：

　　posts = db.posts

　　post_data = {

　　'title': 'Python and MongoDB',

　　'content': 'PyMongo is fun, you guys',

　　'author': 'Scott'

　　}

　　result = posts.insert_one(post_data)

　　print('One post: {0}'.format(result.inserted_id))

　　我們甚至可以使用insert_one()同時(shí)插入很多文檔，如果你有很多的文檔添加到數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以使用方法insert_many()。此方法接受一個(gè)list參數(shù)：

　　post_1 = {

　　'title': 'Python and MongoDB',

　　'content': 'PyMongo is fun, you guys',

　　'author': 'Scott'

　　}

　　post_2 = {

　　'title': 'Virtual Environments',

　　'content': 'Use virtual environments, you guys',

　　'author': 'Scott'

　　}

　　post_3 = {

　　'title': 'Learning Python',

　　'content': 'Learn Python, it is easy',

　　'author': 'Bill'

　　}

　　new_result = posts.insert_many([post_1, post_2, post_3])

　　print('Multiple posts: {0}'.format(new_result.inserted_ids))

　　你應(yīng)該看到類似輸出：

　　One post: 584d947dea542a13e9ec7ae6

　　Multiple posts: [

　　ObjectId('584d947dea542a13e9ec7ae7'),

　　ObjectId('584d947dea542a13e9ec7ae8'),

　　ObjectId('584d947dea542a13e9ec7ae9')

　　]

　　注意: 不要擔(dān)心，你和上面顯示不一樣。它們是在插入數(shù)據(jù)時(shí)，由Unix的紀(jì)元，機(jī)器標(biāo)識(shí)符和其他唯一數(shù)據(jù)組成的動(dòng)態(tài)標(biāo)識(shí)。

　　檢索文檔

　　檢索文檔可以使用find_one()方法，比如要找到author為Bill的記錄:

　　bills_post = posts.find_one({'author': 'Bill'})

　　print(bills_post)

　　運(yùn)行結(jié)果:

　　{

　　'author': 'Bill',

　　'title': 'Learning Python',

　　'content': 'Learn Python, it is easy',

　　'_id': ObjectId('584c4afdea542a766d254241')

　　}

　　您可能已經(jīng)注意到，這篇文章的ObjectId是設(shè)置的_id，這是以后可以使用唯一標(biāo)識(shí)。如果需要查詢多條記錄可以使用find()方法：

　　scotts_posts = posts.find({'author': 'Scott'})print(scotts_posts)

　　結(jié)果:

　　他的主要區(qū)別在于文檔數(shù)據(jù)不是作為數(shù)組直接返回給我們。相反，我們得到一個(gè)游標(biāo)對(duì)象的實(shí)例。這Cursor是一個(gè)包含相當(dāng)多的輔助方法，以幫助您處理數(shù)據(jù)的迭代對(duì)象。要獲得每個(gè)文檔，只需遍歷結(jié)果：

　　for post in scotts_posts:

　　print(post)

　　4、MongoEngine

　　雖然PyMongo是非常容易使用，總體上是一個(gè)偉大的輪子，但是許多項(xiàng)目使用它都可能太低水平。簡(jiǎn)而言之，你必須編寫(xiě)很多自己的代碼來(lái)持續(xù)地保存，檢索和刪除對(duì)象。PyMongo之上提供了一個(gè)更高的抽象一個(gè)庫(kù)是MongoEngine。MongoEngine是一個(gè)對(duì)象文檔映射器（ODM），它大致相當(dāng)于一個(gè)基于SQL的對(duì)象關(guān)系映射器（ORM）。MongoEngine提供的抽象是基于類的，所以你創(chuàng)建的所有模型都是類。雖然有相當(dāng)多的Python的庫(kù)可以幫助您使用MongoDB，MongoEngine是一個(gè)更好的，因?yàn)樗幸粋€(gè)很好的組合的功能，靈活性和社區(qū)支持。

　　使用pip安裝:

　　pip install mongoengine==0.10.7

　　連接:

　　from mongoengine import *

　　connect('mongoengine_test', host='localhost', port=27017)

　　和pymongo不同。MongoEngine需要制定數(shù)據(jù)庫(kù)名稱。

　　定義文檔

　　建立文檔之前，需要定義文檔中要存放數(shù)據(jù)的字段。與許多其他ORM類似，我們將通過(guò)繼承Document類，并提供我們想要的數(shù)據(jù)類型來(lái)做到這一點(diǎn)：

　　import datetimeclass Post(Document):

　　title = StringField(required=True, max_length=200)

　　content = StringField(required=True)

　　author = StringField(required=True, max_length=50)

　　published = DateTimeField(default=datetime.datetime.now)

　　在這個(gè)簡(jiǎn)單的模型中，我們已經(jīng)告訴MongoEngine，我們的Post實(shí)例有title、content、author、published?，F(xiàn)在Document對(duì)象可以使用該信息來(lái)驗(yàn)證我們提供它的數(shù)據(jù)。

　　因此，如果我們?cè)噲D保存Post的中沒(méi)有title那么它會(huì)拋出一個(gè)Exception，讓我們知道。我們甚至可以進(jìn)一步利用這個(gè)并添加更多的限制：

　?。畆equired：設(shè)置必須；

　?。甦efault：如果沒(méi)有其他值給出使用指定的默認(rèn)值

　?。畊nique：確保集合中沒(méi)有其他document有此字段的值相同

　?。甤hoices：確保該字段的值等于數(shù)組中的給定值之一

　　保存文檔

　　將文檔保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，我們將使用save()的方法。如果文檔中的數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)存在，則所有的更改將在原子水平上對(duì)現(xiàn)有的文檔進(jìn)行。如果它不存在，但是，那么它會(huì)被創(chuàng)建。

　　這里是創(chuàng)建和保存一個(gè)文檔的例子：

　　post_1 = Post(

　　title='Sample Post',

　　content='Some engaging content',

　　author='Scott'

　　)

　　post_1.save() # This will perform an insertprint(post_1.title)

　　post_1.title = 'A Better Post Title'

　　post_1.save() # This will perform an atomic edit on "title"print(post_1.title)

　　調(diào)用save()的時(shí)候需要注意幾點(diǎn):

　　．PyMongo將在您調(diào)用.save（）時(shí)執(zhí)行驗(yàn)證，這意味著它將根據(jù)您在類中聲明的模式檢查要保存的數(shù)據(jù)，如果違反模式（或約束），則拋出異常并且不保存數(shù)據(jù)；

　?。?span>由于Mongo不支持真正的事務(wù)，因此沒(méi)有辦法像在SQL數(shù)據(jù)庫(kù)中那樣“回滾”.save（）調(diào)用。

　　當(dāng)你保存的數(shù)據(jù)沒(méi)有title時(shí):

　　post_2 = Post(content='Content goes here', author='Michael')

　　post_2.save()

　　raise ValidationError(message, errors=errors)

　　mongoengine.errors.ValidationError:

　　ValidationError (Post:None) (Field is required: ['title'])

　　向?qū)ο蟮奶匦?/span>

　　使用MongoEngine是面向?qū)ο蟮?，你也可以添加方法到你的子類文檔。例如下面的示例，其中函數(shù)用于修改默認(rèn)查詢集（返回集合的所有對(duì)象）。通過(guò)使用它，我們可以對(duì)類應(yīng)用默認(rèn)過(guò)濾器，并只獲取所需的對(duì)象

　　class Post(Document):

　　title = StringField()

　　published = BooleanField()

　　@queryset_manager

　　def live_posts(clazz, queryset):

　　return queryset.filter(published=True)

　　關(guān)聯(lián)其他文檔

　　您還可以使用ReferenceField對(duì)象來(lái)創(chuàng)建從一個(gè)文檔到另一個(gè)文檔的引用。MongoEngine在訪問(wèn)時(shí)自動(dòng)惰性處理引用。

　　class Author(Document):

　　name = StringField()

　　class Post(Document):

　　author = ReferenceField(Author)

　　Post.objects.first().author.name

　　從所有這些示例中，您應(yīng)該能夠看到，MongoEngine非常適合管理幾乎任何類型的應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象。這些功能使得創(chuàng)建一個(gè)高效可擴(kuò)展程序變得非常容易。

 

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