基于SqlSugar的开发框架循序渐进介绍（27）-- 基于MongoDB的数据库操作整合

SqlSugar的开发框架本身主要是基于常规关系型数据库设计的框架，支持多种数据库类型的接入，如SqlServer、MySQL、Oracle、PostgreSQL、SQLite等数据库，非关系型数据库的MongoDB数据库也可以作为扩展整合到开发框架里面，通过基类的继承关系很好的封装了相关的基础操作功能，极大的减少相关处理MongoDB的代码，并提供很好的开发效率。本篇随笔介绍如何在SqlSugar的开发框架整合MongoDB数据库的开发。

1、MongDB的简单介绍

MongoDB是一款由C++编写的高性能、开源、无模式的常用非关系型数据库产品，是非关系数据库当中功能最丰富、最像关系数据库的数据库。它扩展了关系型数据库的众多功能，例如:辅助索引、范围查询、排序等。

MongoDB 是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库的。它支持的数据结构非常松散，是类似Json的Bson格式，因此可以存储比较复杂的数据类型。
MongoDB 最大的特点是它支持的查询语言非常强大，其语法有点类似于面向对象的查询语言，几乎可以实现类似关系数据库单表查询的绝大部分功能，而且还支持对数据建立索引。并且MongoDB-4.2版本开始已经支持分布式事务功能。

MongoDB数据库有几个简单的概念需要了解一下。

1）MongoDB中的 database 有着和我们熟知的"数据库"一样的概念 (对 Oracle 来说就是 schema)。一个 MongoDB 实例中，可以有零个或多个数据库，每个都作为一个高等容器，用于存储数据。

2）数据库中可以有零个或多个 collections (集合)。集合和传统意义上的 table 基本一致，可以简单的把两者看成是一样的东西。

3）集合是由零个或多个 documents (文档)组成。同样，一个文档可以看成是一 row。

4）文档是由零个或多个 fields (字段)组成。,对应的就是关系数据库的 columns。

5）Indexes (索引)在 MongoDB 中扮演着和它们在 RDBMS 中一样的角色，都是为了提高查询的效率。

6）Cursors (游标)和上面的五个概念都不一样，但是它非常重要，并且经常被忽视，其中最重要的你要理解的一点是，游标是当你问 MongoDB 拿数据的时候，它会给你返回一个结果集的指针而不是真正的数据，这个指针我们叫它游标，我们可以拿游标做我们想做的任何事情，比如说计数或者跨行之类的，而无需把真正的数据拖下来，在真正的数据上操作。

它们的对比关系图如下所示。

数据在Mongodb里面都是以Json格式方式进行存储的，如下所示是其中的一个记录内容。

BSON格式

Bson是一种类Json的一种二进制形式的存储格式，简称Binary Json，它和Json一样，支持内嵌的文档对象和数组对象，但是Bson有Json没有的一些数据类型，如Date和BinData类型。

Bson可以做为网络数据交换的一种存储形式，这个有点类似于Google的Protocol Buffer，但是Bson是一种schema-less的存储形式，它的优点是灵活性高，但它的缺点是空间利用率不是很理想，Bson有三个特点：轻量性、可遍历性、高效性，

{“hello":"world"} 这是一个Bson的例子，其中"hello"是key name，它一般是cstring类型，字节表示是cstring::= (byte*) "/x00" ,其中*表示零个或多个byte字节，/x00表示结束符;后面的"world"是value值，它的类型一般是string,double,array,binarydata等类型。

MongDB数据库本身支持多种开发语言的驱动，MongoDB有官方的驱动如下：

我们框架基于C#开发，使用的时候，安装MongoDB的C#的驱动 MongoDB.Driver 即可。

在MongoDB数据库的集合里面，都要求文档有一个_id字段，这个是强制性的，而且这个字段的存储类型为ObjectId类型，这个值考虑了分布式的因素，综合了机器码，进程，时间戳等等方面的内容，它的构造如下所示。

ObjectId是一个12字节的  BSON 类型字符串。按照字节顺序，依次代表：

• 4字节：UNIX时间戳
• 3字节：表示运行MongoDB的机器
• 2字节：表示生成此_id的进程
• 3字节：由一个随机数开始的计数器生成的值

实体基类一般包含了一个属性Id，这个是一个字符串型的对象（也可以使用ObjectId类型，但是为了方便，我们使用字符型，并声明为ObjectId类型即可），由于我们声明了该属性对象为ObjectId类型，那么我们就可以在C#代码里面使用字符串的ID类型了。

2、基于MongoDB数据库的封装处理

以前介绍过，针对常规关系型数据库的开发，在SqlSugar开发框架上，我们设计一些基类，以便重用相关的逻辑代码，通过泛型的约束，可以提供强类型的数据接口，非常方便。

其中MyCrudService里面封装了很多CRUD以及常用的处理方法。类似的处理方式，我们专门为MongoDB数据库的访问操作，设计了一个功能强大的基类即可。

在数据库表的实体对应关系上，我们依旧遵循则相应的设计规则，基类实体采用IEntity<string>的接口类型，因此他们具有一个字符串的Id类型。其他业务对象继承该基类对象即可。

    /// <summary>
    /// 基于MongoDB的实体类基类
    /// </summary>
    public class BaseMongoEntity : Entity<string>
    {
        [BsonId]
        [BsonRepresentation(BsonType.ObjectId)]
        public override string Id { get; set; }
    }

相应的，我们根据常规数据库的基类接口名称，在处理MongoDB数据库的操作接口的时候，名称保持一致性。

其中TEntity为强类型实体类型，而TGetListInput 是定义的一个分页接口。定义的基类接口代码如下所示。

其中接口对象 CurrentApiUser是我们用户上下文的信息，包含一些驻留在ClainPrincipal中的信息，用于记录访问接口的用户信息的。

其他接口定义类似的处理即可。

基类接口的实现类，就是我们需要设计的MongoDB数据库操作类了，初始化类的代码如下所示。

    /// <summary>
    /// MongoDB基础仓储实现
    /// </summary>
    /// <typeparam name="TEntity"></typeparam>
    public abstract class BaseMongoService<TEntity, TGetListInput> : IBaseMongoService<TEntity, TGetListInput>
        where TEntity : class, IEntity<string>, new()
        where TGetListInput : IPagedAndSortedResultRequest
    {
        protected readonly IMongoDBContext mongoContext = NullMongoDBContext.Instance;//空实现
        protected IMongoCollection<TEntity> collection;           //强类型对象集合
        protected IMongoCollection<BsonDocument> bsonCollection; //弱类型集合BsonDocument集合
        /// <summary>
        /// 当前Api用户信息
        /// </summary>
        public IApiUserSession CurrentApiUser { get; set; } = NullApiUserSession.Instance;//空实现
 
        /// <summary>
        /// 构造函数
        /// </summary>
        protected BaseMongoService()
        {
            //如果SerivcePovider已经设置值，则获得注入的接口对象
            if (ServiceLocator.SerivcePovider != null)
            {
                CurrentApiUser = ServiceLocator.GetService<IApiUserSession>();
                mongoContext = ServiceLocator.GetService<IMongoDBContext>();
                collection = mongoContext.GetCollection<TEntity>(typeof(TEntity).Name);//强类型对象集合
                bsonCollection = mongoContext.GetCollection<BsonDocument>(typeof(TEntity).Name);//弱类型集合BsonDocument集合
            }
        }
        /// <summary>
        /// 获取所有记录
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public virtual async Task<ListResultDto<TEntity>> GetAllAsync()
        {
            var all = await collection.FindAsync(Builders<TEntity>.Filter.Empty);
            var list = await all.ToListAsync();
            return new ListResultDto<TEntity>()
            {
                Items = list
            };
        }

我们通过构建对应的强类型Collection和弱类型Collection，来操作实体类和BsonDocument的相关操作的。其中的上下文对象，参考随笔《NoSQL – MongoDB Repository Implementation in .NET Core with Unit Testing example》进行的处理。

   /// <summary>
    /// MongoDB 上下文对象
    /// </summary>
    public class MongoDBContext : IMongoDBContext
    {
        private IMongoDatabase _db { get; set; }
        private MongoClient _mongoClient { get; set; }
        public IClientSessionHandle Session { get; set; }
 
        public MongoDBContext(IOptions<Mongosettings> configuration)
        {
            _mongoClient = new MongoClient(configuration.Value.Connection);
            _db = _mongoClient.GetDatabase(configuration.Value.DatabaseName);
        }
 
        /// <summary>
        /// 获取强类型集合对象
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T">对象类型</typeparam>
        /// <param name="name"></param>
        /// <returns></returns>
        public IMongoCollection<T> GetCollection<T>(string name) where T : class, new()
        {
            return _db.GetCollection<T>(name);
        }
    }
 
    public interface IMongoDBContext
    {
        IMongoCollection<T> GetCollection<T>(string name) where T : class, new();
    }

通过IOptions 方式我们注入对应的MongoDB数据库配置信息，在appsettings.json中添加根节点内容。

  "MongoSettings": {
    "Connection": "mongodb://localhost:27017/", //MongoDB连接字符串
    "DatabaseName": "iqidi" //MongoDB数据库名称
  },

我们在启动Web API的时候，在Program.cs 代码中配置好就可以了。

//MongoDB配置
builder.Services.Configure<Mongosettings>(builder.Configuration.GetSection("MongoSettings"));

默认初始化的IMongoDBContext是一个空接口，我们可以在Web API启动的时候，指定一个具体的实现就可以了

//添加IMongoContext实现类
builder.Services.AddSingleton<IMongoDBContext, MongoDBContext>();

对于基类接口，分页查询获取对应列表数据，是常规的处理方式，默认需要排序、分页，返回对应的数据结构，如下代码所示。

        /// <summary>
        /// 根据条件获取列表
        /// </summary>
        /// <param name="input">分页查询条件</param>
        /// <returns></returns>
        public virtual async Task<PagedResultDto<TEntity>> GetListAsync(TGetListInput input)
        {
            var query = CreateFilteredQueryAsync(input);
            var totalCount = await query.CountAsync();
 
            //排序处理
            query = ApplySorting(query, input);
            //分页处理
            query = ApplyPaging(query, input);
            //获取列表
            var list = await query.ToListAsync();
 
            return new PagedResultDto<TEntity>(
               totalCount,
               list
           );
        }

其中PagedResultDto 是我们SqlSugar开发框架参照ABP框架定义一个数据结构，包含一个TotalCount数量和一个Items的对象集合。而其中 CreateFilteredQueryAsync 是定义的一个可供业务子类重写的函数，用来处理具体的查询条件。在基类BaseMongoService中只是提供一个默认的可查询对象。

        /// <summary>
        /// 留给子类实现过滤条件的处理
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        protected virtual IMongoQueryable<TEntity> CreateFilteredQueryAsync(TGetListInput input)
        {
            return collection.AsQueryable();
        }

例如，对于一个具体的业务对象操作类，CustomerService的定义如下所示，并且具体化查询的条件处理，如下代码所示。

namespace SugarProject.Core.MongoDB
{
    /// <summary>
    /// 基于MongoDB数据库的应用层服务接口实现
    /// </summary>
    public class CustomerService : BaseMongoService<CustomerInfo, CustomerPagedDto>, ICustomerService
    {
        /// <summary>
        /// 构造函数
        /// </summary>
        public CustomerService()
        {
        }
        /// <summary>
        /// 自定义条件处理
        /// </summary>
        /// <param name="input">查询条件Dto</param>
        /// <returns></returns>
        protected override IMongoQueryable<CustomerInfo> CreateFilteredQueryAsync(CustomerPagedDto input)
        {
            var query = base.CreateFilteredQueryAsync(input);
 
            query = query
                .Where(t=> !input.ExcludeId.IsNullOrWhiteSpace() && t.Id != input.ExcludeId) //不包含排除ID
                .Where(t=> !input.Name.IsNullOrWhiteSpace() && t.Name.Contains(input.Name)) //如需要精确匹配则用Equals                                                                                             //年龄区间查询
                .Where(t=> input.AgeStart.HasValue && t.Age >= input.AgeStart.Value)
                .Where(t => input.AgeEnd.HasValue && t.Age <= input.AgeEnd.Value)
                //创建日期区间查询
                .Where(t => input.CreateTimeStart.HasValue && t.CreateTime >= input.CreateTimeStart.Value)
                .Where(t => input.CreateTimeEnd.HasValue && t.CreateTime <= input.CreateTimeEnd.Value)
                ;
 
            return query;
        }

这个处理方式类似于常规关系型数据库的处理方式，就是对条件的判断处理。而具体的业务对象模型，和常规框架的实体类很类似。

    /// <summary>
    /// 客户信息
    /// 继承自BaseMongoEntity，拥有Id主键属性
    /// </summary>
    public class CustomerInfo : BaseMongoEntity
    {
        /// <summary>
        /// 默认构造函数（需要初始化属性的在此处理）
        /// </summary>
        public CustomerInfo()
        {
            this.CreateTime = System.DateTime.Now;
        }
 
        #region Property Members
 
        /// <summary>
        /// 姓名
        /// </summary>
        public virtual string Name { get; set; }
        /// <summary>
        /// 年龄
        /// </summary>
        public virtual int Age { get; set; }
        /// <summary>
        /// 创建人
        /// </summary>
        public virtual string Creator { get; set; }
        /// <summary>
        /// 创建时间
        /// </summary>
        public virtual DateTime CreateTime { get; set; }
 
        #endregion
    }

对于插入和更新操作等常规操作，我们调用普通的Collection操作处理就可以了

        /// <summary>
        /// 创建对象
        /// </summary>
        /// <param name="input">实体对象</param>
        /// <returns></returns>
        public virtual async Task InsertAsync(TEntity input)
        {
            SetObjectIdIfEmpty(input);//如果Id为空，设置为ObjectId的值
            await collection.InsertOneAsync(input);
        }
 
        /// <summary>
        /// 更新记录
        /// </summary>
        public virtual async Task<bool> UpdateAsync(TEntity input)
        {
            SetObjectIdIfEmpty(input);//如果Id为空，设置为ObjectId的值
 
            //await _dbSet.ReplaceOneAsync(Builders<TEntity>.Filter.Eq("_id", input.Id), input);
 
            //要修改的字段
            var list = new List<UpdateDefinition<TEntity>>();
            foreach (var item in input.GetType().GetProperties())
            {
                if (item.Name.ToLower() == "id") continue;
                list.Add(Builders<TEntity>.Update.Set(item.Name, item.GetValue(input)));
            }
            var updatefilter = Builders<TEntity>.Update.Combine(list);
            var update = await collection.UpdateOneAsync(Builders<TEntity>.Filter.Eq("_id", input.Id), updatefilter);
            var result = update != null && update.ModifiedCount > 0;
            return result;
        }

更新操作，有一种整个替换更新，还有一个是部分更新，它们两者是有区别的。如果对于部分字段的更新，那么操作如下所示 ，主要是利用UpdateDefinition对象来指定需要更新那些字段属性及值等信息。

        /// <summary>
        /// 封装处理更新的操作(部分字段更新)
        /// </summary>
        /// <example>
        ///  var update = Builders<UserInfo>.Update.Set(s => s.Name, newName);
        /// </example>
        public virtual async Task<bool> UpdateAsync(string id, UpdateDefinition<TEntity> update)
        {
            var result = await collection.UpdateOneAsync(s => s.Id == id, update, new UpdateOptions() { IsUpsert = true });
            return result != null && result.ModifiedCount > 0;
        }

根据MongoDB数据库的特性，我们尽量细化对数据库操作的基类接口，定义所需的接口函数即可。

对于Web API的控制器设计，我们在之前的随笔也有介绍，为常规授权处理的BaseApiController，为常规业务CRUD等接口处理的BusinessController，如下所示。

其中ControllerBase是.net core Web API中的标准控制器基类，我们由此派生一个LoginController用于登录授权，而BaseApiController则处理常规接口用户身份信息，而BusinessController则是对标准的增删改查等基础接口进行的封装，我们实际开发的时候，只需要开发编写类似CustomerController基类即可。

而对于 MongoDB的Web API控制器，我们为了方便开发，也设计了同类型的Web API 控制器基类。

其中MongoBaseController基类具有常规的CRUD的接口定义处理，只要继承它就可以了，而如果只是继承BaseApiController这需要自定义控制器接口的方法。

最后我们启动Swagger进行测试对应的接口即可，实际还可以整合在UI中进行测试处理。我们安装MongoDB数据库的管理工具后，可以在MongoDBCompass中进行查询对应数据库的数据。

    /// <summary>
    /// 客户信息的控制器对象(基于MongoDB)，基于BaseApiController，需要自定义接口处理
    /// </summary>
    [ApiController]
    [Route("api/MongoCustomer")]
    public class MongoCustomerController : BaseApiController
    {
        private ICustomerService _service;
 
        /// <summary>
        /// 构造函数，并注入基础接口对象
        /// </summary>
        /// <param name="service"></param>
        public MongoCustomerController(ICustomerService service)
        {
            this._service = service;
        }
 
        /// <summary>
        /// 获取所有记录
        /// </summary>
        [HttpGet]
        [Route("all")]
        public virtual async Task<ListResultDto<CustomerInfo>> GetAllAsync()
        {
            //检查用户是否有权限，否则抛出MyDenyAccessException异常
            base.CheckAuthorized(AuthorizeKey.ListKey);
 
            return await _service.GetAllAsync();
        }

而如果继承自MongoBaseController ，那么就会具有基类MongoBaseController 公开的所有控制器方法。

    /// <summary>
    /// 客户信息的控制器对象(基于MongoDB)，基于MongoBaseController，具有常规CRUD操作接口
    /// </summary>
    [ApiController]
    [Route("api/MongoCustomer2")]
    public class MongoCustomer2Controller : MongoBaseController<CustomerInfo, CustomerPagedDto>
    {
        /// <summary>
        /// 构造函数，并注入基础接口对象
        /// </summary>
        /// <param name="service"></param>
        public MongoCustomer2Controller(ICustomerService service) : base(service)
        {
        }
    }

早几年前曾经也介绍过该数据库的相关使用，随笔如下所示，有需要也可以了解下。

基于C#的MongoDB数据库开发应用（4）--Redis的安装及使用伍华聪 2016-01-12 

基于C#的MongoDB数据库开发应用（3）--MongoDB数据库的C#开发之异步接口伍华聪 2016-01-12 

基于C#的MongoDB数据库开发应用（2）--MongoDB数据库的C#开发伍华聪 2016-01-06

基于C#的MongoDB数据库开发应用（1）--MongoDB数据库的基础知识和使用伍华聪 2016-01-05