MongoDB Shell脚本执行指南

一、MongoDB Shell 基础介绍

MongoDB Shell 是一个交互式 JavaScript 环境，它是与 MongoDB 数据库进行交互的主要工具之一。通过 MongoDB Shell，你可以执行各种数据库操作，如插入文档、查询数据、更新文档、删除文档以及管理数据库和集合等。它为开发人员和数据库管理员提供了一种便捷的方式来与 MongoDB 进行交互，而无需编写复杂的应用程序代码。

1.1 启动 MongoDB Shell

要启动 MongoDB Shell，首先确保 MongoDB 服务已经在运行。在安装了 MongoDB 的系统上，打开终端（在 Windows 上是命令提示符或 PowerShell），然后输入以下命令：

mongo

如果 MongoDB 安装在非默认端口或指定了数据目录等特殊配置，可能需要指定连接字符串，例如：

mongo --host 127.0.0.1 --port 27017

这里 --host 指定了主机地址，--port 指定了端口号。

1.2 MongoDB Shell 命令基础语法

在 MongoDB Shell 中，命令通常以方法调用的形式出现。例如，要选择一个数据库，可以使用 use 命令：

use mydatabase

这里 mydatabase 是数据库的名称。如果该数据库不存在，MongoDB 会在你首次向其中插入数据时创建它。

要查看当前数据库中的集合，可以使用 show collections 命令：

show collections

这些简单的命令是在 MongoDB Shell 中进行更复杂操作的基础。

二、在 MongoDB Shell 中编写脚本

MongoDB Shell 支持直接在命令行中输入命令，也支持编写脚本文件并执行。编写脚本文件可以提高操作的可重复性和可维护性，尤其适用于复杂的数据库操作或需要定期执行的任务。

2.1 创建脚本文件

你可以使用任何文本编辑器创建 MongoDB Shell 脚本文件。脚本文件的扩展名通常为 .js。例如，使用 nano 编辑器创建一个名为 test.js 的脚本文件：

nano test.js

在 test.js 文件中，你可以编写各种 MongoDB Shell 命令。例如，以下是一个简单的脚本，用于向一个集合中插入一个文档：

// 选择数据库
use mydatabase;

// 向集合中插入一个文档
db.mycollection.insertOne({
    name: "John",
    age: 30
});

这里首先使用 use 命令选择了 mydatabase 数据库，然后使用 insertOne 方法向 mycollection 集合中插入了一个包含 name 和 age 字段的文档。

2.2 执行脚本文件

保存脚本文件后，可以在 MongoDB Shell 中使用 load() 函数来执行它。启动 MongoDB Shell 后，输入以下命令：

load('path/to/test.js');

这里 path/to/test.js 是脚本文件的实际路径。如果脚本文件在当前目录下，可以直接使用文件名。执行该命令后，MongoDB Shell 会按照脚本文件中的命令顺序执行，向指定的集合中插入文档。

三、数据库操作脚本

3.1 创建和删除数据库

在 MongoDB Shell 脚本中，可以轻松地创建和删除数据库。如前文所述，使用 use 命令选择数据库时，如果数据库不存在，MongoDB 会在首次插入数据时创建它。但如果要明确创建数据库，可以在脚本中执行一些初始化操作，例如创建集合等，这样数据库就会被创建。

要删除数据库，可以使用 db.dropDatabase() 方法。以下是一个脚本示例：

// 删除数据库
use mydatabase;
db.dropDatabase();

这个脚本首先使用 use 命令选择 mydatabase 数据库，然后调用 dropDatabase() 方法删除该数据库。

3.2 管理集合

在 MongoDB 中，集合类似于关系型数据库中的表。可以在脚本中创建、删除和重命名集合。

• 创建集合：使用 db.createCollection() 方法创建集合。例如：

use mydatabase;
db.createCollection('mynewcollection');

这个脚本在 mydatabase 数据库中创建了一个名为 mynewcollection 的集合。

• 删除集合：使用 db.collection.drop() 方法删除集合。例如：

use mydatabase;
db.mynewcollection.drop();

这个脚本删除了 mydatabase 数据库中的 mynewcollection 集合。

• 重命名集合：使用 db.collection.renameCollection() 方法重命名集合。例如：

use mydatabase;
db.mynewcollection.renameCollection('renamedcollection');

这个脚本将 mydatabase 数据库中的 mynewcollection 集合重命名为 renamedcollection。

四、文档操作脚本

文档是 MongoDB 中数据的基本单元，类似于关系型数据库中的行。在脚本中可以执行插入、查询、更新和删除文档等操作。

4.1 插入文档

• 插入单个文档：使用 insertOne() 方法插入单个文档。例如：

use mydatabase;
db.users.insertOne({
    username: "Alice",
    email: "alice@example.com",
    age: 25
});

这个脚本向 mydatabase 数据库的 users 集合中插入了一个包含 username、email 和 age 字段的文档。

• 插入多个文档：使用 insertMany() 方法插入多个文档。例如：

use mydatabase;
db.users.insertMany([
    {
        username: "Bob",
        email: "bob@example.com",
        age: 32
    },
    {
        username: "Charlie",
        email: "charlie@example.com",
        age: 28
    }
]);

这个脚本向 users 集合中插入了两个文档。

4.2 查询文档

查询文档是数据库操作中最常用的操作之一。MongoDB 使用查询选择器来指定查询条件。

• 简单查询：查询所有文档，使用 find() 方法不带参数。例如：

use mydatabase;
db.users.find();

这个脚本会返回 mydatabase 数据库中 users 集合的所有文档。

• 条件查询：使用查询选择器指定条件。例如，查询年龄大于 30 的用户：

use mydatabase;
db.users.find({ age: { $gt: 30 } });

这里 $gt 是一个比较操作符，表示“大于”。

• 投影查询：指定返回的字段。例如，只返回用户名和邮箱：

use mydatabase;
db.users.find({}, { username: 1, email: 1, _id: 0 });

这里第二个参数中，1 表示包含该字段，0 表示排除该字段。_id 字段默认是包含的，如果不想返回需要显式设置为 0。

4.3 更新文档

更新文档可以使用 updateOne() 和 updateMany() 方法。

• 更新单个文档：例如，将名为“Alice”的用户年龄更新为 26：

use mydatabase;
db.users.updateOne(
    { username: "Alice" },
    { $set: { age: 26 } }
);

这里第一个参数是查询选择器，指定要更新的文档，第二个参数使用 $set 操作符来设置新的值。

• 更新多个文档：例如，将所有年龄大于 30 的用户年龄增加 1：

use mydatabase;
db.users.updateMany(
    { age: { $gt: 30 } },
    { $inc: { age: 1 } }
);

这里 $inc 操作符用于增加字段的值。

4.4 删除文档

删除文档可以使用 deleteOne() 和 deleteMany() 方法。

• 删除单个文档：例如，删除名为“Bob”的用户：

use mydatabase;
db.users.deleteOne({ username: "Bob" });

这里查询选择器指定了要删除的文档。

• 删除多个文档：例如，删除所有年龄小于 25 的用户：

use mydatabase;
db.users.deleteMany({ age: { $lt: 25 } });

这里 $lt 是“小于”的比较操作符。

五、聚合操作脚本

聚合操作允许对文档进行复杂的数据处理和分析，如分组、统计、排序等。在 MongoDB Shell 脚本中，可以使用 aggregate() 方法进行聚合操作。

5.1 简单聚合示例

例如，统计 users 集合中不同年龄的用户数量：

use mydatabase;
db.users.aggregate([
    {
        $group: {
            _id: "$age",
            count: { $sum: 1 }
        }
    }
]);

这里使用 $group 操作符按 age 字段进行分组，并使用 $sum 操作符统计每个组中的文档数量。

5.2 复杂聚合操作

假设 orders 集合包含订单信息，每个订单文档包含 customer、amount 等字段。要计算每个客户的总订单金额并按总金额降序排列，可以使用以下聚合脚本：

use mydatabase;
db.orders.aggregate([
    {
        $group: {
            _id: "$customer",
            totalAmount: { $sum: "$amount" }
        }
    },
    {
        $sort: {
            totalAmount: -1
        }
    }
]);

这里首先使用 $group 操作符按 customer 字段分组并计算每个客户的总订单金额，然后使用 $sort 操作符按总金额降序排列。

六、脚本中的变量和函数

在 MongoDB Shell 脚本中，可以使用变量和函数来提高代码的可读性和可维护性。

6.1 变量

可以使用 var 关键字声明变量。例如：

use mydatabase;
var dbName = "mydatabase";
var collectionName = "users";

db = db.getSiblingDB(dbName);
var usersCollection = db.getCollection(collectionName);

usersCollection.insertOne({
    username: "Eve",
    age: 27
});

这个脚本中定义了 dbName 和 collectionName 两个变量，然后使用这些变量来选择数据库和集合，并插入文档。

6.2 函数

可以定义 JavaScript 函数来封装重复的操作。例如，定义一个函数来插入用户：

use mydatabase;

function insertUser(username, age) {
    db.users.insertOne({
        username: username,
        age: age
    });
}

insertUser("Frank", 35);

这里定义了 insertUser 函数，接受 username 和 age 作为参数，并在函数内部执行插入文档的操作。

七、错误处理

在编写 MongoDB Shell 脚本时，错误处理是很重要的。脚本执行过程中可能会遇到各种错误，如连接错误、语法错误、数据库操作错误等。

7.1 捕获异常

在 JavaScript 中，可以使用 try...catch 块来捕获异常。例如：

try {
    use mydatabase;
    db.users.insertOne({
        username: "Grace",
        age: "twenty" // 这里故意写错数据类型
    });
} catch (e) {
    print("插入文档时出错: " + e);
}

在这个示例中，由于 age 字段的值应该是数字类型而写成了字符串，会导致插入失败。try...catch 块捕获到这个错误并打印错误信息。

7.2 检查返回结果

许多 MongoDB 操作方法会返回一个结果对象，通过检查结果对象可以判断操作是否成功。例如，insertOne() 方法返回的结果对象包含 acknowledged 字段，表示操作是否被服务器确认。

use mydatabase;
var result = db.users.insertOne({
    username: "Hank",
    age: 29
});

if (result.acknowledged) {
    print("插入成功");
} else {
    print("插入失败");
}

通过这种方式可以更细粒度地处理操作结果，根据不同情况进行相应的处理。

八、脚本的高级应用

8.1 与外部数据交互

在某些情况下，可能需要从外部文件读取数据并插入到 MongoDB 中，或者将 MongoDB 中的数据导出到外部文件。

• 从文件读取数据并插入：假设 data.json 文件包含一些用户数据，格式如下：

[
    {
        "username": "Ivy",
        "age": 22
    },
    {
        "username": "Jack",
        "age": 24
    }
]

可以使用以下脚本将这些数据插入到 MongoDB 中：

use mydatabase;

var data = JSON.parse(
    cat("data.json")
);

data.forEach(function (user) {
    db.users.insertOne(user);
});

这里使用 cat() 函数读取文件内容，JSON.parse() 方法将 JSON 字符串解析为 JavaScript 对象，然后使用 forEach 方法遍历数据并插入到 users 集合中。

• 将数据导出到文件：可以使用 mongoexport 工具将 MongoDB 中的数据导出到文件。在脚本中，可以通过执行系统命令来调用 mongoexport。例如：

use mydatabase;
var command = "mongoexport --db mydatabase --collection users --out users_export.json";
var result = run(command);
if (result === 0) {
    print("数据导出成功");
} else {
    print("数据导出失败");
}

这里 mongoexport 命令将 mydatabase 数据库中 users 集合的数据导出到 users_export.json 文件中。run() 函数执行系统命令并返回命令的退出状态码，通过检查状态码判断导出是否成功。

8.2 自动化任务调度

可以结合操作系统的任务调度工具（如 Linux 中的 cron 或 Windows 中的任务计划程序）来定期执行 MongoDB Shell 脚本。例如，在 Linux 中，编辑 crontab 文件：

crontab -e

添加以下内容，每天凌晨 2 点执行 backup.js 脚本：

0 2 * * * mongo /path/to/backup.js

这里 backup.js 脚本可以是备份数据库、清理过期数据等操作的脚本。通过这种方式可以实现数据库操作的自动化和定期执行，提高数据库管理的效率。

在实际应用中，还可以根据具体需求进一步优化脚本，结合更多的 MongoDB 特性和操作系统功能，实现更复杂、更高效的数据库管理和开发任务。同时，随着 MongoDB 版本的不断更新，新的功能和特性也可能会为脚本编写带来更多的便利和可能性，需要持续关注和学习。