MongoDB 集成与 ORM 使用

MongoDB 集成

MongoDB 是一种流行的 NoSQL 数据库，以其灵活性和可扩展性著称。在 Koa2 中集成 MongoDB 通常通过官方驱动 mongodb 或更高级的 ODM（如 mongoose）实现。以下是两种方式的详细对比和实现步骤。

使用原生 MongoDB 驱动

原生驱动提供了最直接的 MongoDB 操作接口，适合需要精细控制查询的场景。首先安装依赖：

npm install mongodb

连接数据库的典型代码如下：

const { MongoClient } = require('mongodb');
const uri = 'mongodb://localhost:27017';
const client = new MongoClient(uri);

async function connectDB() {
  try {
    await client.connect();
    console.log('Connected to MongoDB');
    return client.db('mydatabase');
  } catch (err) {
    console.error('Connection error:', err);
    process.exit(1);
  }
}

// 在Koa中间件中使用
app.use(async (ctx, next) => {
  ctx.db = await connectDB();
  await next();
});

基本 CRUD 操作示例：

// 插入文档
await ctx.db.collection('users').insertOne({
  name: 'Alice',
  age: 28,
  tags: ['developer', 'designer']
});

// 查询文档
const user = await ctx.db.collection('users')
  .findOne({ name: 'Alice' });

// 更新文档
await ctx.db.collection('users')
  .updateOne(
    { name: 'Alice' },
    { $set: { age: 29 } }
  );

使用 Mongoose ODM

Mongoose 提供了 Schema 定义、数据验证等高级功能。安装方式：

npm install mongoose

典型连接和模型定义：

const mongoose = require('mongoose');
mongoose.connect('mongodb://localhost/mydatabase');

const userSchema = new mongoose.Schema({
  name: { type: String, required: true },
  age: { type: Number, min: 18 },
  createdAt: { type: Date, default: Date.now }
});

const User = mongoose.model('User', userSchema);

在 Koa 中的使用示例：

app.use(async ctx => {
  // 创建文档
  const newUser = await User.create({
    name: 'Bob',
    age: 25
  });

  // 查询带条件
  const users = await User
    .find({ age: { $gt: 20 } })
    .sort('-createdAt')
    .limit(10);
});

ORM 高级技巧

事务处理

MongoDB 4.0+ 支持多文档事务，这在需要原子性操作的场景中非常关键：

const session = await mongoose.startSession();
session.startTransaction();

try {
  await User.create([{
    name: 'Charlie',
    age: 30
  }], { session });

  await Account.create([{
    userId: '...',
    balance: 1000
  }], { session });

  await session.commitTransaction();
} catch (err) {
  await session.abortTransaction();
  throw err;
} finally {
  session.endSession();
}

聚合管道

复杂数据分析时，聚合管道比简单查询更强大：

const result = await User.aggregate([
  { $match: { age: { $gte: 21 } } },
  { $group: {
    _id: '$name',
    total: { $sum: 1 }
  }}
]);

性能优化

1. 索引优化：

userSchema.index({ name: 1, age: -1 });

2. 查询选择性：

// 避免全表扫描
User.find().where('age').gt(20).select('name');

3. 批量操作：

// 批量插入比单条循环快10倍以上
User.insertMany([
  { name: 'User1' },
  { name: 'User2' }
]);

实际应用场景

用户管理系统

完整用户管理模块示例：

// 控制器方法
class UserController {
  async list(ctx) {
    const { page = 1, size = 10 } = ctx.query;
    const users = await User.find()
      .skip((page - 1) * size)
      .limit(Number(size));
    ctx.body = users;
  }

  async create(ctx) {
    const user = new User(ctx.request.body);
    await user.save();
    ctx.status = 201;
  }
}

// 路由配置
router.get('/users', UserController.list);
router.post('/users', UserController.create);

实时数据统计

结合 WebSocket 的实时报表系统：

const changeStream = User.watch();
changeStream.on('change', (change) => {
  io.emit('user_change', change);
});

错误处理与调试

常见错误类型

1. 连接错误：

mongoose.connection.on('error', err => {
  console.error('DB connection error:', err);
});

2. 验证错误：

try {
  await user.save();
} catch (err) {
  if (err.name === 'ValidationError') {
    console.log(err.errors);
  }
}

调试技巧

启用查询日志：

mongoose.set('debug', true);

性能分析：

const start = Date.now();
await User.find().explain('executionStats');
console.log(`Query took ${Date.now() - start}ms`);

扩展与集成

多数据库连接

同时连接多个 MongoDB 实例：

const conn1 = mongoose.createConnection('mongodb://localhost/db1');
const conn2 = mongoose.createConnection('mongodb://localhost/db2');

与 GraphQL 集成

创建 GraphQL 解析器：

const resolvers = {
  Query: {
    users: async () => await User.find()
  },
  Mutation: {
    createUser: async (_, { input }) => {
      return await User.create(input);
    }
  }
};

TypeScript 支持

定义 Mongoose 模型接口：

interface IUser extends mongoose.Document {
  name: string;
  age?: number;
}

const User = mongoose.model<IUser>('User', userSchema);