MongoDB（44）什么是引用？

在MongoDB中，引用（Reference）是一种在文档之间建立关系的方式。与嵌入式文档不同，引用是通过存储其他集合中文档的标识符来建立关系。这种方式类似于SQL中的外键，适用于需要多个独立集合之间建立关系的场景。

引用的特点

• 分离数据：引用将相关数据分离到不同的集合中，有助于减少数据冗余。
• 独立更新：引用允许独立更新相关数据，而不需要更新整个文档。
• 适合一对多和多对多关系：引用特别适用于复杂的数据模型，比如一对多和多对多关系。

使用引用的示例

以下示例展示了如何在MongoDB中使用引用。我们将使用Node.js和MongoDB的驱动进行操作。

安装MongoDB的Node.js驱动

npm install mongodb

插入包含引用的数据

const { MongoClient, ObjectId } = require('mongodb');

async function insertData() {
const uri = "mongodb://localhost:27017";
const client = new MongoClient(uri, { useUnifiedTopology: true });

try {
await client.connect();
const db = client.db('myDatabase');
const usersCollection = db.collection('users');
const ordersCollection = db.collection('orders');

await usersCollection.deleteMany({}); // 清空用户集合
await ordersCollection.deleteMany({}); // 清空订单集合

// 插入用户数据
const users = await usersCollection.insertMany([
{ name: "Alice" },
{ name: "Bob" },
{ name: "Charlie" }
]);

// 插入订单数据，并使用用户的ObjectId作为引用
await ordersCollection.insertMany([
{ userId: users.insertedIds[0], amount: 50.5, date: new Date("2022-01-01") },
{ userId: users.insertedIds[0], amount: 100.0, date: new Date("2022-02-01") },
{ userId: users.insertedIds[1], amount: 75.0, date: new Date("2022-01-15") },
{ userId: users.insertedIds[2], amount: 200.0, date: new Date("2022-03-01") }
]);

console.log("Data inserted");
} finally {
await client.close();
}
}

insertData().catch(console.error);

在上面的代码中，orders 集合中的每个文档都包含一个 userId 字段，该字段引用了 users 集合中的用户文档的 _id。

查询包含引用的数据

async function queryData() {
const uri = "mongodb://localhost:27017";
const client = new MongoClient(uri, { useUnifiedTopology: true });

try {
await client.connect();
const db = client.db('myDatabase');
const usersCollection = db.collection('users');
const ordersCollection = db.collection('orders');

// 查询某个用户及其所有订单
console.log("\\nQuery a user and their orders:");
let user = await usersCollection.findOne({ name: "Alice" });
let orders = await ordersCollection.find({ userId: user._id }).toArray();
console.log({ user, orders });

// 查询所有订单及其对应的用户信息
console.log("\\nQuery all orders and their corresponding users:");
let results = await ordersCollection.aggregate([
{
$lookup: {
from: 'users', // 要关联的集合
localField: 'userId', // orders 集合中的字段
foreignField: '_id', // users 集合中的字段
as: 'user' // 输出数组字段
}
},
{
$unwind: '$user' // 展开数组
}
]).toArray();
console.log(results);

} finally {
await client.close();
}
}

queryData().catch(console.error);

在这个示例中，我们演示了如何查询包含引用的数据：

运行这个脚本后，你会得到如下结果（示例输出）：

// 查询某个用户及其所有订单
Query a user and their orders:
{
user: { _id: new ObjectId("…"), name: 'Alice' },
orders: [
{ _id: new ObjectId("…"), userId: new ObjectId("…"), amount: 50.5, date: 2022–01–01T00:00:00.000Z },
{ _id: new ObjectId("…"), userId: new ObjectId("…"), amount: 100, date: 2022–02–01T00:00:00.000Z }
]
}

// 查询所有订单及其对应的用户信息
Query all orders and their corresponding users:
[
{
_id: new ObjectId("…"),
userId: new ObjectId("…"),
amount: 50.5,
date: 2022–01–01T00:00:00.000Z,
user: { _id: new ObjectId("…"), name: 'Alice' }
},
{
_id: new ObjectId("…"),
userId: new ObjectId("…"),
amount: 100,
date: 2022–02–01T00:00:00.000Z,
user: { _id: new ObjectId("…"), name: 'Alice' }
},
{
_id: new ObjectId("…"),
userId: new ObjectId("…"),
amount: 75,
date: 2022–01–15T00:00:00.000Z,
user: { _id: new ObjectId("…"), name: 'Bob' }
},
{
_id: new ObjectId("…"),
userId: new ObjectId("…"),
amount: 200,
date: 2022–03–01T00:00:00.000Z,
user: { _id: new ObjectId("…"), name: 'Charlie' }
}
]

其他语言示例

类似的操作可以在其他编程语言中实现，如Python。以下是Python的示例代码：

安装PyMongo

在终端中运行以下命令来安装PyMongo：

pip install pymongo

插入数据

from pymongo import MongoClient
from datetime import datetime

def insert_data():
client = MongoClient('mongodb://localhost:27017/')
db = client['myDatabase']
users_collection = db['users']
orders_collection = db['orders']

users_collection.delete_many({}) # 清空用户集合
orders_collection.delete_many({}) # 清空订单集合

# 插入用户数据
users = users_collection.insert_many([
{ "name": "Alice" },
{ "name": "Bob" },
{ "name": "Charlie" }
])

# 插入订单数据，并使用用户的ObjectId作为引用
orders_collection.insert_many([
{ "userId": users.inserted_ids[0], "amount": 50.5, "date": datetime(2022, 1, 1) },
{ "userId": users.inserted_ids[0], "amount": 100.0, "date": datetime(2022, 2, 1) },
{ "userId": users.inserted_ids[1], "amount": 75.0, "date": datetime(2022, 1, 15) },
{ "userId": users.inserted_ids[2], "amount": 200.0, "date": datetime(2022, 3, 1) }
])

print("Data inserted")

insert_data()

查询数据

def query_data():
client = MongoClient('mongodb://localhost:27017/')
db = client['myDatabase']
users_collection = db['users']
orders_collection = db['orders']

# 查询某个用户及其所有订单
print("\\nQuery a user and their orders:")
user = users_collection.find_one({ "name": "Alice" })
orders = list(orders_collection.find({ "userId": user['_id'] }))
print({ "user": user, "orders": orders })

# 查询所有订单及其对应的用户信息
print("\\nQuery all orders and their corresponding users:")
pipeline = [
{
'$lookup': {
'from': 'users', # 要关联的集合
'localField': 'userId', # orders 集合中的字段
'foreignField': '_id', # users 集合中的字段
'as': 'user' # 输出数组字段
}
},
{
'$unwind': '$user' # 展开数组
}
]
results = list(orders_collection.aggregate(pipeline))
for result in results:
print(result)

query_data()