[译] MongoDB Java异步驱动快速指南

导读

mongodb-java-driver是mongodb的Java驱动项目。

本文是对MongoDB-java-driver官方文档 MongoDB Async Driver Quick Tour 的翻译（原创翻译）。

mongodb-java-driver 从3.0版本开始同时支持同步、异步方式（分别是不同的驱动应用）。异步的好处，众所周知，就是支持快速、非阻塞式的IO操作，可以提高处理速度。

请注意：本文仅介绍异步驱动的使用指南。同步驱动官方文档：mongo-java-driver ，需要了解的朋友，请移驾。

安装

简单提下安装说明。

注：MongoDB 异步驱动需要依赖Netty 或 Java 7。

如果你的项目是maven项目，只需在pom.xml中添加如下依赖：

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.mongodb</groupId>
        <artifactId>mongodb-driver-async</artifactId>
        <version>3.3.0</version>
    </dependency>
</dependencies>

你也可以点击链接直接下载jar包： 下载点这里 。

分割线，下面是 MongoDB Async Driver Quick Tour 的译文。

---

MongoDB 异步驱动快速指南

以下的代码片段来自于 async driver source 的范例代码 QuickTour.java 。

注意

如何安装MongoDB异步驱动请参考 安装指导 。

执行异步回调

MongoDB异步驱动利用Netty或Java7的AsynchronousSocketChannel 来提供一个支持异步的API，以支持快速的、非阻塞式的IO操作。

该API形式和MongoDB同步驱动的新API保持一致，但是任何会导致网络IO的方法都会有一个SingleResponseCallback并且会立即返回，其中T是响应对于该文档的类型的任何方法。

SingleResponseCallback  回调接口需要实现一个简单方法onResult(T result, Throwable t) ，这个方法在操作完成时被调用。其中，如果操作成功， result参数包含着操作结果；如果操作失败，t中包含着抛出的异常信息。

重要

在SingleResponseCallback的实现中检查错误并适当处理错误是十分重要的。下面的错误检查仅为简便起见而省略。

创建一个连接

下面的例子展示多种方法去链接本地机器上的mydb数据库。详情参考 MongoClients.create API手册。

// 直接连接默认服务host和端口，即 localhost:27017
MongoClient mongoClient = MongoClients.create();

// 使用一个字符串
MongoClient mongoClient = MongoClients.create("mongodb://localhost");

// 使用一个ConnectionString
MongoClient mongoClient = MongoClients.create(new ConnectionString("mongodb://localhost"));

// 使用MongoClientSettings
ClusterSettings clusterSettings = ClusterSettings.builder().hosts(asList(new ServerAddress("localhost"))).build();
MongoClientSettings settings = MongoClientSettings.builder().clusterSettings(clusterSettings).build();
MongoClient mongoClient = MongoClients.create(settings);

MongoDatabase database = mongoClient.getDatabase("mydb");

此时，database对象是一个MongoDB 服务器中指定数据库的连接。

注意

getDatabase("mydb") 方法并没有回调，因为它没有涉及网络IO操作。一个 MongoDatabase 实例提供了与数据库进行交互的方法，若数据库不存在，它会在插入数据时创建一个新的数据库。例如，创建一个 collection 或插入 document（这些确实需要回调，因为需要涉及网络IO）。

MongoClient

MongoClient 实例实际上代表了一个数据库的连接池；即使要并发执行异步操作，你也仅仅需要一个 MongoClient 实例。

重要

一般情况下，在一个指定的数据库集群中仅需要创建一个MongoClient实例，并通过你的应用使用它。

当创建多个实例时：

• 所有的资源使用限制（例如最大连接数）适用于每个MongoClient实例
• 销毁实例时，请确保调用 MongoClient.close() 清理资源。

获得一个 collection

要获得一个 collection ，你需要在 getCollection(String collectionName) 方法中指定 collection 的名字:

下面的例子获得名为 test 的collection ：

MongoCollection<Document> collection = database.getCollection("test");

添加一个 document

一旦你有了collection对象，你就可以向collection中插入document。例如，考虑如下的json形式document；document中含包含了一个名为 info 的子document。

{
   "name" : "MongoDB",
   "type" : "database",
   "count" : 1,
   "info" : {
               x : 203,
               y : 102
             }
}

要创建document，需要使用 Document 类。你可以使用这个类来创建嵌入式的document。

Document doc = new Document("name", "MongoDB")
               .append("type", "database")
               .append("count", 1)
               .append("info", new Document("x", 203).append("y", 102));

要向 collection 中插入 document ，需要使用 insertOne() 方法。

collection.insertOne(doc, new SingleResultCallback<Void>() {
    @Override
    public void onResult(final Void result, final Throwable t) {
        System.out.println("Inserted!");
    }
});

SingleResponseCallback 是一个 函数式接口 并且它可以以lambda方式实现（前提是你的APP工作在JDK8）：

collection.insertOne(doc, (Void result, final Throwable t) -> System.out.println("Inserted!"));

一旦document成功插入，onResult 回调方法会被调用并打印“Inserted!”。记住，在一个普通应用中，你应该总是检查 t 变量中是否有错误信息。

添加多个 document

要添加多个 documents，你可以使用 insertMany() 方法。

接下来的例子会添多个document，document形式如下：

{ "i" : value }

循环创建多个 documents 。

List<Document> documents = new ArrayList<Document>();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
    documents.add(new Document("i", i));
}

要插入多个 document 到 collection，传递 documents 列表到 insertMany() 方法.

collection.insertMany(documents, new SingleResultCallback<Void>() {
    @Override
    public void onResult(final Void result, final Throwable t) {
        System.out.println("Documents inserted!");
    }
});

统计一个 collection的document数量

既然前面的多个例子中我们已经插入了 101 个 document，我们可以检查一下插入数量，使用 count() 方法。下面的代码应该打印 101。

collection.count(
  new SingleResultCallback<Long>() {
      @Override
      public void onResult(final Long count, final Throwable t) {
          System.out.println(count);
      }
  });

查询 collection

使用 find() 方法来查询 collection。

在一个 collection 中找到第一个 document

要获得 collection 中的第一个 document ，需要调用 first() 方法。collection.find().first() 返回第一个 document 或 null 值，而不是一个游标。这种查询适用于匹配一个单一的 document,，或你仅对第一个 document 有兴趣。

注意

有时你需要多次使用相同或相似的回调方法。在这种情况下，合理的做法是DRY（不要重复自己）：把回调保存为一个具体的类或分配给一个变量。

SingleResultCallback<Document> printDocument = new SingleResultCallback<Document>() {
    @Override
    public void onResult(final Document document, final Throwable t) {
        System.out.println(document.toJson());
    }
};

下面的例子传递 printDocument 回调给 first 方法：

collection.find().first(printDocument);

范例会打印下面的 document：

{ "_id" : { "$oid" : "551582c558c7b4fbacf16735" },
  "name" : "MongoDB", "type" : "database", "count" : 1,
  "info" : { "x" : 203, "y" : 102 } }

注意

_id 元素会被MongoDB动态的添加到你的 document 上，并且值也会与展示的不同。“_” 和 “$”开头的域是MongoDB 预留给内部使用的。

遍历查找一个collection中所有的 document

要检索 collection 中所有的 document，需要使用 find() 方法。find() 方法返回一个 FindIterable 实例，它提供了一个接口来链接和控制查找操作。使用 forEach() 方法可以提供一个 Block 作用于每个 document 并且迭代结束时执行回调一次。下面的代码遍历 collection 中所有的 document 并逐一打印，最后打印 “Operation Finished!”。

Block<Document> printDocumentBlock = new Block<Document>() {
    @Override
    public void apply(final Document document) {
        System.out.println(document.toJson());
    }
};
SingleResultCallback<Void> callbackWhenFinished = new SingleResultCallback<Void>() {
    @Override
    public void onResult(final Void result, final Throwable t) {
        System.out.println("Operation Finished!");
    }
};

collection.find().forEach(printDocumentBlock, callbackWhenFinished);

通过查询条件获得一个 document

我们可以创建一个过滤器传递给 find() 方法，以获得我们 collection 中的一组子集。例如，如果我们想查找 key为“i” ，value为71 的 document，我们要按下面的方法做（重用 printDocument 回调）。

import static com.mongodb.client.model.Filters.*;

collection.find(eq("i", 71)).first(printDocument);

最终会只印一个 document：

{ "_id" : { "$oid" : "5515836e58c7b4fbc756320b" }, "i" : 71 }

重要

请使用 Filters、Sorts、Projections 和 Updates API手册来找到简单、清晰的方法构建查询。

通过查询获得一组 documents

我们可以使用查询来从我们的 collection 中获得一组 document 集合。例如，如果我们想获得所有 key 为“i”，value 大于50 的 document ，我们应该按下面方式做（重用 printDocumentBlock 阻塞和 callbackWhenFinished 回调）：

// 使用范围查询获取子集
collection.find(gt("i", 50)).forEach(printDocumentBlock, callbackWhenFinished);

范例应该会打印所有 i > 50 的document。

我们也可以增加上限范围，如  50 < i <= 100：

collection.find(and(gt("i", 50), lte("i", 100))).forEach(printDocumentBlock, callbackWhenFinished);

document 排序

我们可以对 document 进行排序。通过在 FindIterable 上调用 sort() 方法，我们可以在一个查询上进行一次排序。

下面的例子中，我们使用  exists()  和 降序排序 descending("i") 来为我们的 document 排序。

collection.find(exists("i")).sort(descending("i")).first(printDocument);

投射域

有时我们不需要将所有的数据都存在一个 document 中。Projections 可以用来为查询操作构建投射参数并限制返回的字段。

下面的例子中，我们会对collection进行排序，排除  _id 字段，并输出第一个匹配的 document。

collection.find().projection(excludeId()).first(printDocument);

聚合

有时，我们需要将存储在 MongoDB 中的数据聚合。 Aggregates  支持对每种类型的聚合阶段进行构建。

下面的例子，我们执行一个两步骤的转换来计算  i * 10 的值。首先我们使用 Aggregates.match 查找所有  i > 0  的document 。接着，我们使用 Aggregates.project 结合  $multiply  操作来计算 “ITimes10” 的值。

collection.aggregate(asList(
    match(gt("i", 0)),
    project(Document.parse("{ITimes10: {$multiply: ['$i', 10]}}")))
).forEach(printDocumentBlock, callbackWhenFinished);

For $group operations use the Accumulators helper for any accumulator operations.

对于 $group 操作使用 Accumulators  来处理任何 累加操作 。

下面的例子中，我们使用 Aggregates.group  结合 Accumulators.sum 来累加所有 i 的和。

collection.aggregate(singletonList(group(null, sum("total", "$i")))).first(printDocument);

注意

当前，还没有专门用于 聚合表达式 的工具类。可以使用 Document.parse() 来快速构建来自于JSON的聚合表达式。

更新 document

MongoDB 支持许多的 更新操作 。

要更新至多一个 document （可能没有匹配的document），使用 updateOne 方法指定过滤器并更新 document 。这里，我们使用 Updates.set  来更新匹配过滤器 i 等于 10 的第一个 document 并设置 i 的值为 110。

collection.updateOne(eq("i", 10), set("i", 110),
    new SingleResultCallback<UpdateResult>() {
        @Override
        public void onResult(final UpdateResult result, final Throwable t) {
            System.out.println(result.getModifiedCount());
        }
    });

使用 updateMany 方法可以更新所有匹配过滤器的 document 。这里我们使用 Updates.inc 来为所有 i 小于 100 的document 增加 100 。

collection.updateMany(lt("i", 100), inc("i", 100),
    new SingleResultCallback<UpdateResult>() {
        @Override
        public void onResult(final UpdateResult result, final Throwable t) {
            System.out.println(result.getModifiedCount());
        }
    });

更新方法返回一个  UpdateResult，其中包含了操作的信息（被修改的 document 的数量）。

删除 document

要删除至多一个 document （可能没有匹配的document）可以使用 deleteOne 方法。

collection.deleteOne(eq("i", 110), new SingleResultCallback<DeleteResult>() {
    @Override
    public void onResult(final DeleteResult result, final Throwable t) {
        System.out.println(result.getDeletedCount());
    }
});

使用 deleteMany 方法可以删除所有匹配过滤器的 document 。这里我们删除所有 i 大于等于的 document。

collection.deleteMany(gte("i", 100), new SingleResultCallback<DeleteResult>() {
    @Override
    public void onResult(final DeleteResult result, final Throwable t) {
        System.out.println(result.getDeletedCount());
    }
});

删除方法返回一个 DeleteResult，其中包含了操作的信息（被删除的 document 的数量）。

批量操作

批量操作允许批量的执行 插入、更新、删除操作。批量操作有两种类型：

1. 有序的批量操作

   有序的执行所有操作并在第一个写操作的错误处报告错误。

2. 无序的批量操作

   执行所有的操作并报告任何错误。

   无序的批量操作不保证执行顺序。

我们来围观一下两个分别使用有序和无序操作的简单例子：

SingleResultCallback<BulkWriteResult> printBatchResult = new SingleResultCallback<BulkWriteResult>() {
    @Override
    public void onResult(final BulkWriteResult result, final Throwable t) {
        System.out.println(result);
    }
};

// 2. 有序批量操作
collection.bulkWrite(
  Arrays.asList(new InsertOneModel<>(new Document("_id", 4)),
                new InsertOneModel<>(new Document("_id", 5)),
                new InsertOneModel<>(new Document("_id", 6)),
                new UpdateOneModel<>(new Document("_id", 1),
                                     new Document("$set", new Document("x", 2))),
                new DeleteOneModel<>(new Document("_id", 2)),
                new ReplaceOneModel<>(new Document("_id", 3),
                                      new Document("_id", 3).append("x", 4))),
  printBatchResult
);

 // 2. 无序批量操作
collection.bulkWrite(
  Arrays.asList(new InsertOneModel<>(new Document("_id", 4)),
                new InsertOneModel<>(new Document("_id", 5)),
                new InsertOneModel<>(new Document("_id", 6)),
                new UpdateOneModel<>(new Document("_id", 1),
                                     new Document("$set", new Document("x", 2))),
                new DeleteOneModel<>(new Document("_id", 2)),
                new ReplaceOneModel<>(new Document("_id", 3),
                                      new Document("_id", 3).append("x", 4))),
  new BulkWriteOptions().ordered(false),
  printBatchResult
);

重要

不推荐在pre-2.6的MongoDB 服务器上使用 bulkWrite 方法。因为这是第一个支持批量写操作（插入、更新、删除）的服务器版本，它允许驱动去实现 BulkWriteResult 和 BulkWriteException 的语义。这个方法虽然仍然可以在pre-2.6服务器上工作，但是性能不好，一次只能执行一个写操作。