MongoDB原子操作详解与常见使用场景

MongoDB 不支持传统意义上的事务处理，因此在项目开发和系统设计中使用 MongoDB 时，需要特别注意这一点。无论采用什么方案，都不应依赖 MongoDB 来保证强事务下的数据完整性。

不过，MongoDB 提供了大量原子操作，例如文档的保存、更新、删除等，这些操作本身都具备原子性。

所谓原子操作，是指一次操作要么完整地写入 MongoDB，要么完全不生效，不会出现查询到的文档只保存了一部分、数据处于不完整状态的情况。

原子操作数据模型

下面以图书馆中的书籍与借阅结账信息为例进行说明。

这个示例展示了如何在同一个文档中，通过嵌入字段来保证相关字段在原子操作（update：更新）过程中保持同步。

book = {
          _id: 123456789,
          title: "MongoDB: The Definitive Guide",
          author: [ "Kristina Chodorow", "Mike Dirolf" ],
          published_date: ISODate("2010-09-24"),
          pages: 216,
          language: "English",
          publisher_id: "oreilly",
          a vailable: 3,
          checkout: [ { by: "joe", date: ISODate("2012-10-15") } ]
        }

你可以使用 db.collection.findAndModify() 方法来判断书籍是否可以结账，同时更新最新的借阅结账信息。

将同一个文档中的 a vailable 和 checkout 字段进行嵌入设计，可以确保这些字段在更新时保持同步:

db.books.findAndModify ( {
   query: {
            _id: 123456789,
            a vailable: { $gt: 0 }
          },
   update: {
             $inc: { a vailable: -1 },
             $push: { checkout: { by: "abc", date: new Date() } }
           }
} )

原子操作常用命令

$set

用于指定一个字段并更新其值，如果该键不存在则会自动创建。

{ $set : { field : value } }

$unset

用于删除一个字段。

{ $unset : { field : 1} }

$inc

$inc 可对文档中数值类型的字段执行递增或递减操作，字段值必须是符合要求的数字类型。

{ $inc : { field : value } }

$push

用法：

{ $push : { field : value } }

将 value 追加到 field 中，field 必须是数组类型；如果 field 不存在，则会新增该数组字段并写入对应值。

$pushAll

与 $push 类似，不过它支持一次向同一个数组字段中追加多个值。

{ $pushAll : { field : value_array } }

$pull

用于从数组 field 中删除一个等于 value 的元素。

{ $pull : { field : _value } }

$addToSet

向数组中添加一个值，并且只有当该值原本不存在于数组中时才会插入。

$pop

用于删除数组中的第一个元素或最后一个元素

{ $pop : { field : 1 } }

$rename

用于修改字段名称

{ $rename : { old_field_name : new_field_name } }

$bit

位操作仅适用于 integer 整数类型的数据，写法如下：

{$bit : { field : {and : 5}}}

偏移操作符

> t.find() { "_id" : ObjectId("4b97e62bf1d8c7152c9ccb74"), "title" : "ABC", "comments" : [ { "by" : "joe", "votes" : 3 }, { "by" : "jane", "votes" : 7 } ] }
> t.update( {'comments.by':'joe'}, {$inc:{'comments.$.votes':1}}, false, true )
> t.find() { "_id" : ObjectId("4b97e62bf1d8c7152c9ccb74"), "title" : "ABC", "comments" : [ { "by" : "joe", "votes" : 4 }, { "by" : "jane", "votes" : 7 } ] }