MongoDB的适用场景与优势

MongoDB是一种文档型NoSQL数据库，以其灵活的数据模型、高性能和水平扩展能力著称。它特别适合处理半结构化数据和高并发读写场景，在互联网、物联网、内容管理等领域有广泛应用。

适合MongoDB的典型场景

内容管理系统

博客平台、新闻网站等需要存储多样化内容的结构。每篇文章可能包含标题、正文、标签、评论等不同字段，传统关系型数据库需要多表关联，而MongoDB可以用单个文档完整存储：

{
  _id: ObjectId("5f8d8a7b2f4a1e3d6c9b8a7d"),
  title: "MongoDB实战指南",
  content: "详细讲解MongoDB的使用技巧...",
  tags: ["数据库", "NoSQL", "后端"],
  comments: [
    { user: "张三", text: "非常实用", date: ISODate("2023-05-20") },
    { user: "李四", text: "期待更多案例", date: ISODate("2023-05-21") }
  ],
  viewCount: 1024
}

实时分析系统

物联网场景下设备产生的时序数据，每秒可能产生数百万条记录。MongoDB的分片集群可以轻松应对这种写入压力：

// 传感器数据文档示例
{
  deviceId: "sensor-001",
  timestamp: ISODate("2023-06-15T08:30:45Z"),
  temperature: 23.5,
  humidity: 45,
  location: { type: "Point", coordinates: [116.404, 39.915] }
}

用户画像与个性化推荐

电商平台需要存储用户行为数据，这些数据字段可能频繁变化。MongoDB的动态schema特性完美适配：

{
  userId: "u1001",
  basicInfo: { name: "王五", age: 28, gender: "male" },
  preferences: {
    viewedCategories: ["电子产品", "运动户外"],
    purchaseHistory: [
      { productId: "p1001", date: ISODate("2023-04-12"), rating: 5 }
    ],
    searchKeywords: ["无线耳机", "智能手表"]
  }
}

MongoDB的核心优势

灵活的数据模型

文档可以嵌套数组和子文档，无需预先定义严格schema。这在产品迭代时特别有价值：

// 可以随时为文档添加新字段
db.products.updateOne(
  { _id: ObjectId("507f1f77bcf86cd799439011") },
  { $set: { specifications: { weight: "1.2kg", color: "black" } } }
)

高性能查询

支持丰富的查询操作符和索引类型，包括地理空间索引：

// 查找5公里范围内的餐厅
db.restaurants.find({
  location: {
    $near: {
      $geometry: { type: "Point", coordinates: [116.404, 39.915] },
      $maxDistance: 5000
    }
  },
  rating: { $gte: 4 }
})

水平扩展能力

通过分片实现数据的分布式存储，解决单机存储容量限制：

// 启用分片
sh.enableSharding("ecommerce")
sh.shardCollection("ecommerce.orders", { userId: "hashed" })

高可用架构

复制集提供自动故障转移，确保服务连续性：

// 3节点复制集配置
{
  _id: "rs0",
  members: [
    { _id: 0, host: "mongo1:27017" },
    { _id: 1, host: "mongo2:27017" },
    { _id: 2, host: "mongo3:27017", arbiterOnly: true }
  ]
}

特殊功能与应用

聚合框架

复杂数据分析管道操作：

db.orders.aggregate([
  { $match: { date: { $gte: ISODate("2023-01-01") } } },
  { $unwind: "$items" },
  { $group: { 
    _id: "$items.category",
    totalSales: { $sum: "$items.price" },
    avgQuantity: { $avg: "$items.quantity" }
  } },
  { $sort: { totalSales: -1 } }
])

变更流

实现实时数据同步：

const changeStream = db.collection('inventory').watch();
changeStream.on('change', (change) => {
  console.log('检测到变更:', change);
  // 触发缓存更新或通知微服务
});

全文检索

集成文本搜索功能：

db.articles.createIndex({ content: "text" })
db.articles.find({
  $text: { $search: "数据库 性能优化" },
  score: { $meta: "textScore" }
}).sort({ score: { $meta: "textScore" } })

性能优化实践

索引策略

合理使用复合索引和部分索引：

// 为常用查询创建索引
db.customers.createIndex({ 
  region: 1, 
  lastPurchaseDate: -1 
}, { 
  partialFilterExpression: { 
    totalOrders: { $gt: 5 } 
  } 
})

读写分离

利用复制集的读写分离特性：

const conn = Mongo("mongodb://replicaSet/host1,host2,host3?readPreference=secondaryPreferred")

内存优化

控制工作集大小：

// 查看集合内存占用
db.runCommand({ 
  collStats: "orders",
  scale: 1024 * 1024  // 以MB为单位
})