MongoDB 连接 for java
2015-03-30 10:47
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网上关于MongoDB Java Driver API的知识点都非常零散，自己在使用的过程中，总是遇到很多问题，也是一点点的实验，一点点的查，或者看下源码。在这一系列的博客中，就把自己学到的总结一下，所学较浅，错误难免，希望得到大家的指正。
本系列的文章的源码大部分会使用mongo-java-driver中的单元测试的源代码，里面对每个API的示例都比较详细，大家可以去Git或者网络上搜一搜。
本章讨论以下问题
1. 如何在Java程序中与MongoDB建立连接
2. 如何与副本集建立连接
3. 如何使用连接池
1.1 建立连接
在MongoDB Java Driver API中，要操作MongoDB的第一步和使用其他DB Java Driver类似，都需要首先和数据库建立连接。在MongoDBJava Driver API中，建立连接的类为com.mongodb.MongoClient.在讨论连接字符串等内容之前，我们来看看它最简单的使用方式:
Java代码
MongoClient client = new MongoClient();
一个构造函数不带任何参数的版本。使用这个构造函数连接到的是本地的MongoDB服务，即/127.0.0.1:27017,当然你如果改变了MongoDB服务的端口，那么这里显示的端口就是你的端口了。
我们可以通过以下单元测试代码进行验证：
Java代码
@Test
public void testConstruactors() throws UnknownHostException {
MongoClient client;
client = new MongoClient();
assertEquals(new ServerAddress(), client.getAddress());
client.close();
}
目前不需要关心ServerAddress类型，它主要作用于MongoDB服务相关的信息。注意，跟其他DB Java Driver一样，记得关闭连接。
当然，我们也可以指定连接的Host,看下面的单元测试:
Java代码
client = new MongoClient("127.0.0.1");
assertEquals(new ServerAddress("127.0.0.1"), client.getAddress());
client.close();
这里，我指定的是本机，你可以使用任何有效的IP.
2.2 设置连接的各项属性
和其他DB Java Driver的连接一样，MongoDB Java Driver的连接也提供了很多属性，我们来了解其中几个。
要设置MongoClient有关连接的属性，我们需要用到com.mongodb.MongoClientOpations类。这个类包含了
MongoClient建立连接时，与连接相关的所有属性。该类提供了一Builder模式的方式创建并设置这些属性的值。
Java代码
MongoClientOptions customClientOptions =
new MongoClientOptions.Builder().connectionsPerHost(50).build();
分析下上面的代码，MongoClientOptions.Builder()得到的是一个MongoClientOptions的Builder,通过该Builder可以设置各种Options,例如connectionsPerHost(50),设置连接池中连接个数，需要注意的是，每个属性的设置方法的返回类型是一个Builder,这意味着我们可以采用类似下面的链式调用：
Java代码
MongoClientOptions customClientOptions =
new MongoClientOptions.Builder().connectionsPerHost(50).maxWaitTime(2000).build()
最后，当我们将需要的各项值设定好后，就调用Builder的builder()方法，得到一个MongoClientOptions对象。
问题来了，上面的代码只是为各项连接相关的属性赋值，那如何将这些值交给MongoClient,让它按照我们给出的属性值来建立连接呢？
答案就是MongoClient的构造函数，看下面的代码:
Java代码
MongoClientOptions customClientOptions =
new MongoClientOptions.Builder()
.connectionsPerHost(50)
.maxWaitTime(2000).build();
MongoOptions options = new MongoOptions(customClientOptions);
client = new MongoClient("127.0.0.1", customClientOptions);
assertEquals(new ServerAddress("127.0.0.1"), client.getAddress());
assertEquals(options, client.getMongoOptions());
client.close();
MongoOptions options = new MongoOptions(customClientOptions);这句代码并不影响MongoClientOptions的使用,只是展示如何获取到我们设置的MongoClientOptions,另外，我们也可以直接通过MongoClient.getMongoOptions()获取到MongoOptions后，进行设置，而不使用MongoClientOptions,如下：
Java代码
MongoOptions mps = mongoClient.getMongoOptions();
mps.setConnectionsPerHost(mongoDBConfig.getPoolSize());
mps.setConnectTimeout(mongoDBConfig.getConnectTimeout());
mps.setMaxWaitTime(mongoDBConfig.getMaxWaitTime());
不过我推荐MongoClientOptions,代码更加优雅。另外，即使我们没有设置MongoClientOptions,MongoClient也会有默认的设置，大家可以自己把他们打印出来看看。
1.3 使用连接字符串进行连接
上面的连接只是指定了连接到MongoDB的服务，但是具体连接到哪个数据库呢？使用什么样的登录名和密码呢？这个时候就用到连接字符串了，我们先解释下MongoDB的连接字符串，如下：
Java代码
mongodb://user1:pwd@127.0.0.1/test?authMechanism=MONGODB-CR&maxPoolSize=500
上面的连接字符串模式如下：
mongodb://[username:password@]host1[:port1][,host2[:port2],...[,hostN[:portN]]][/[database][?options]]
大家可以看到，大部分内容是可选的，也就是说，最简单的连接字符串就是
mongodb://127.0.0.1
当然，真正在项目中，没人会这么用。
我们发现了一个有趣的地方，就是可以提供多个host和port.这是因为，我们使用MongoDB,会以集群的方式使用， 集群中一台主服务，多个从服务，这个时候，我们就要在连接字符串中列出来，例如:
Java代码
mongodb://host1,host2,host3/?connect=direct;slaveOk=true
MongoDB的连接字符串就简单介绍到这里，不了解的童鞋可以去http://www.w3cschool.cc/mongodb/mongodb-connections.html看看。
回到主题，在MongoClient中，如何使用连接字符串进行连接呢？MongoDB Java Driver提供了一个com.mongodb.MongoClientURI类型,使用方式如下:
Java代码
client = new MongoClient(
new MongoClientURI(
"mongodb://kwiner:test123@127.0.0.1/test?authMechanism=MONGODB-CR&maxPoolSize=500"));
client.close();
1.4 Mongo和MongoClient的关系
MongoClient继承自Mongo，使用Mongo也可建立连接，但是需要使用与Mongo适应的MongoOptions,MongoURI等类型。
1.5 安全连接
MongoClient也提供了使用用户名和密码连接到指定数据库的方式，需要用到com.mongodb.MongoCredential，该类在mongo-java-driver的2.11.0版本中才开始提供，请大家注意。
Java代码
MongoClientOptions clientOptions =
new MongoClientOptions.Builder()
.connectionsPerHost(50)
.maxWaitTime(2000).build();
List<MongoCredential> lstCredentials =
Arrays.asList(MongoCredential.createMongoCRCredential(
"admin", "myinfo", "123456".toCharArray()));
client = new MongoClient(new ServerAddress("127.0.0.1"),lstCredentials, clientOptions);
client.close();
首先注意List<MongoCredential> lstCredentials =
Arrays.asList(MongoCredential.createMongoCRCredential("admin", "myinfo", "123456".toCharArray()));这一句代码，使用了MongoCredential的静态方法createMongoCRCredential创建MongoCredential，createMongoCRCredential会创建使用通用安全服务应用程序接口来完全的访问MongoDB.另外，因为MongoClient要求一个List<MongoCredential> ，所以我们这里使用了Arrays.asList。使用createMongoCRCredential创建MongoCredential,需要提供username,database和password.
1.6 连接池
MongoClient本身就使用了连接池，如果我们使用了MongoClientOptions,则默认是100个连接
Java代码
MongoClientOptions.Builder builder = new MongoClientOptions.Builder();
MongoClientOptions options = builder.build();
assertEquals(100, options.getConnectionsPerHost());//最大连接数
assertEquals(0, options.getMinConnectionsPerHost());//最小连接数
assertEquals(0, options.getMaxConnectionIdleTime());//连接的最大闲置时间
assertEquals(0, options.getMaxConnectionLifeTime());//连接的最大生存时间
assertEquals(120000, options.getMaxWaitTime());//最大等待可用连接的时间
assertEquals(10000, options.getConnectTimeout());//连接超时时间
MongoClient client = new MongoClient("127.0.0.1", customClientOptions);
client.close();
其中闲置时间和生存时间为0，表示无限制。
最后，MongoClient的close方法会关闭底层连接，MongoClient的实例将变得不可用，我们应该根据程序的需要，适当的调用该方法，释放资源。
1.7 连接副本集
使用MongoDB作为数据库，基本上都会使用副本集，在这个集里面，有primary节点，又有其他secondary节点，并使用了读写分离，这个时候，使用java连接MongoDB服务应该怎么做呢？ 其实很简单，就是使用一个ServerAddress集合保存副本集中的所有节点，然后作为MongoClient的构造函数的参数，并使用ReadPreference设置读写策略，注意，ReadPreference的读写策略既可以在MongoClient上设置，作用与使用MongoClient连接的所有操作，也可以设置到每次具体的集合操作上，作用域该次操作。代码如下:
在MongoClient上设置读写策略:
Java代码
List<ServerAddress> addresses = new ArrayList<ServerAddress>();
ServerAddress address1 = new ServerAddress("192.168.1.136" , 27017);
ServerAddress address2 = new ServerAddress("192.168.1.137" , 27017);
ServerAddress address3 = new ServerAddress("192.168.1.138" , 27017);
addresses.add(address1);
addresses.add(address2);
addresses.add(address3);
mongoClient = new MongoClient(lstAddrs);
mongoClient.setReadPreference(ReadPreference.primary());
某次操作上设置读写策略
Java代码
List<ServerAddress> addresses = new ArrayList<ServerAddress>();
ServerAddress address1 = new ServerAddress("192.168.1.136" , 27017);
ServerAddress address2 = new ServerAddress("192.168.1.137" , 27017);
ServerAddress address3 = new ServerAddress("192.168.1.138" , 27017);
addresses.add(address1);
addresses.add(address2);
addresses.add(address3);
MongoClient client = new MongoClient(addresses);
DB db = client.getDB( "test" );
DBCollection coll = db.getCollection( "test" );
BasicDBObject object = new BasicDBObject();
object.append( "test2" , "testval2" );
//读操作从副本节点读取
ReadPreference preference = ReadPreference. secondary();
DBObject dbObject = coll.findOne(object, null , preference);
System. out .println(dbObject);
Mongo的实例其实就是一个数据库连接池，这个连接池里默认有10个链接。我们没有必要重新实现这个链接池，但是我们可以更改这个连接池的配置。因为Mongo的实例就是一个连接池，所以，项目中最好只存在一个Mongo的实例。
常见的配置参数：
connectionsPerHost：每个主机的连接数
threadsAllowedToBlockForConnectionMultiplier：线程队列数，它以上面connectionsPerHost值相乘的结果就是线程队列最大值。如果连接线程排满了队列就会抛出“Out of semaphores to get db”错误。
maxWaitTime:最大等待连接的线程阻塞时间
connectTimeout：连接超时的毫秒。0是默认和无限
socketTimeout：socket超时。0是默认和无限
autoConnectRetry：这个控制是否在一个连接时，系统会自动重试
还有许多配置，可以参见mongodb的API。
下面看代码：
[java] view
plaincopyprint?
package com.mongo.common;
import java.net.UnknownHostException;
import com.mongodb.DB;
import com.mongodb.Mongo;
import com.mongodb.MongoException;
import com.mongodb.MongoOptions;
public class MongoManager {
private final static String HOST = "localhost";// 端口
private final static int PORT = 27017;// 端口
private final static int POOLSIZE = 100;// 连接数量
private final static int BLOCKSIZE = 100; // 等待队列长度
private static Mongo mongo = null;
private MongoManager() { }
static {
initDBPrompties();
}
public static DB getDB(String dbName) {
return mongo.getDB(dbName);
}
/**
* 初始化连接池
*/
private static void initDBPrompties() {
// 其他参数根据实际情况进行添加
try {
mongo = new Mongo(HOST, PORT);
MongoOptions opt = mongo.getMongoOptions();
opt.connectionsPerHost = POOLSIZE;
opt.threadsAllowedToBlockForConnectionMultiplier = BLOCKSIZE;
} catch (UnknownHostException e) {
} catch (MongoException e) {
}
}
}
使用的时候，如下所示：
[java] view
plaincopyprint?
/**
* 保存
*
* @param user
* @throws UnknownHostException
*/
public void save(User user) throws UnknownHostException {
DB myMongo = MongoManager.getDB("myMongo");
DBCollection userCollection = myMongo.getCollection("user");
DBObject dbo = (DBObject) JSON.parse(user.toJson());
userCollection.insert(dbo);
}
本系列的文章的源码大部分会使用mongo-java-driver中的单元测试的源代码，里面对每个API的示例都比较详细，大家可以去Git或者网络上搜一搜。
本章讨论以下问题
1. 如何在Java程序中与MongoDB建立连接
2. 如何与副本集建立连接
3. 如何使用连接池
1.1 建立连接
在MongoDB Java Driver API中，要操作MongoDB的第一步和使用其他DB Java Driver类似，都需要首先和数据库建立连接。在MongoDBJava Driver API中，建立连接的类为com.mongodb.MongoClient.在讨论连接字符串等内容之前，我们来看看它最简单的使用方式:
Java代码
MongoClient client = new MongoClient();
一个构造函数不带任何参数的版本。使用这个构造函数连接到的是本地的MongoDB服务，即/127.0.0.1:27017,当然你如果改变了MongoDB服务的端口，那么这里显示的端口就是你的端口了。
我们可以通过以下单元测试代码进行验证：
Java代码
@Test
public void testConstruactors() throws UnknownHostException {
MongoClient client;
client = new MongoClient();
assertEquals(new ServerAddress(), client.getAddress());
client.close();
}
目前不需要关心ServerAddress类型，它主要作用于MongoDB服务相关的信息。注意，跟其他DB Java Driver一样，记得关闭连接。
当然，我们也可以指定连接的Host,看下面的单元测试:
Java代码
client = new MongoClient("127.0.0.1");
assertEquals(new ServerAddress("127.0.0.1"), client.getAddress());
client.close();
这里，我指定的是本机，你可以使用任何有效的IP.
2.2 设置连接的各项属性
和其他DB Java Driver的连接一样，MongoDB Java Driver的连接也提供了很多属性，我们来了解其中几个。
要设置MongoClient有关连接的属性，我们需要用到com.mongodb.MongoClientOpations类。这个类包含了
MongoClient建立连接时，与连接相关的所有属性。该类提供了一Builder模式的方式创建并设置这些属性的值。
Java代码
MongoClientOptions customClientOptions =
new MongoClientOptions.Builder().connectionsPerHost(50).build();
分析下上面的代码，MongoClientOptions.Builder()得到的是一个MongoClientOptions的Builder,通过该Builder可以设置各种Options,例如connectionsPerHost(50),设置连接池中连接个数，需要注意的是，每个属性的设置方法的返回类型是一个Builder,这意味着我们可以采用类似下面的链式调用：
Java代码
MongoClientOptions customClientOptions =
new MongoClientOptions.Builder().connectionsPerHost(50).maxWaitTime(2000).build()
最后，当我们将需要的各项值设定好后，就调用Builder的builder()方法，得到一个MongoClientOptions对象。
问题来了，上面的代码只是为各项连接相关的属性赋值，那如何将这些值交给MongoClient,让它按照我们给出的属性值来建立连接呢？
答案就是MongoClient的构造函数，看下面的代码:
Java代码
MongoClientOptions customClientOptions =
new MongoClientOptions.Builder()
.connectionsPerHost(50)
.maxWaitTime(2000).build();
MongoOptions options = new MongoOptions(customClientOptions);
client = new MongoClient("127.0.0.1", customClientOptions);
assertEquals(new ServerAddress("127.0.0.1"), client.getAddress());
assertEquals(options, client.getMongoOptions());
client.close();
MongoOptions options = new MongoOptions(customClientOptions);这句代码并不影响MongoClientOptions的使用,只是展示如何获取到我们设置的MongoClientOptions,另外，我们也可以直接通过MongoClient.getMongoOptions()获取到MongoOptions后，进行设置，而不使用MongoClientOptions,如下：
Java代码
MongoOptions mps = mongoClient.getMongoOptions();
mps.setConnectionsPerHost(mongoDBConfig.getPoolSize());
mps.setConnectTimeout(mongoDBConfig.getConnectTimeout());
mps.setMaxWaitTime(mongoDBConfig.getMaxWaitTime());
不过我推荐MongoClientOptions,代码更加优雅。另外，即使我们没有设置MongoClientOptions,MongoClient也会有默认的设置，大家可以自己把他们打印出来看看。
1.3 使用连接字符串进行连接
上面的连接只是指定了连接到MongoDB的服务，但是具体连接到哪个数据库呢？使用什么样的登录名和密码呢？这个时候就用到连接字符串了，我们先解释下MongoDB的连接字符串，如下：
Java代码
mongodb://user1:pwd@127.0.0.1/test?authMechanism=MONGODB-CR&maxPoolSize=500
上面的连接字符串模式如下：
mongodb://[username:password@]host1[:port1][,host2[:port2],...[,hostN[:portN]]][/[database][?options]]
大家可以看到，大部分内容是可选的，也就是说，最简单的连接字符串就是
mongodb://127.0.0.1
当然，真正在项目中，没人会这么用。
我们发现了一个有趣的地方，就是可以提供多个host和port.这是因为，我们使用MongoDB,会以集群的方式使用， 集群中一台主服务，多个从服务，这个时候，我们就要在连接字符串中列出来，例如:
Java代码
mongodb://host1,host2,host3/?connect=direct;slaveOk=true
MongoDB的连接字符串就简单介绍到这里，不了解的童鞋可以去http://www.w3cschool.cc/mongodb/mongodb-connections.html看看。
回到主题，在MongoClient中，如何使用连接字符串进行连接呢？MongoDB Java Driver提供了一个com.mongodb.MongoClientURI类型,使用方式如下:
Java代码
client = new MongoClient(
new MongoClientURI(
"mongodb://kwiner:test123@127.0.0.1/test?authMechanism=MONGODB-CR&maxPoolSize=500"));
client.close();
1.4 Mongo和MongoClient的关系
MongoClient继承自Mongo，使用Mongo也可建立连接，但是需要使用与Mongo适应的MongoOptions,MongoURI等类型。
1.5 安全连接
MongoClient也提供了使用用户名和密码连接到指定数据库的方式，需要用到com.mongodb.MongoCredential，该类在mongo-java-driver的2.11.0版本中才开始提供，请大家注意。
Java代码
MongoClientOptions clientOptions =
new MongoClientOptions.Builder()
.connectionsPerHost(50)
.maxWaitTime(2000).build();
List<MongoCredential> lstCredentials =
Arrays.asList(MongoCredential.createMongoCRCredential(
"admin", "myinfo", "123456".toCharArray()));
client = new MongoClient(new ServerAddress("127.0.0.1"),lstCredentials, clientOptions);
client.close();
首先注意List<MongoCredential> lstCredentials =
Arrays.asList(MongoCredential.createMongoCRCredential("admin", "myinfo", "123456".toCharArray()));这一句代码，使用了MongoCredential的静态方法createMongoCRCredential创建MongoCredential，createMongoCRCredential会创建使用通用安全服务应用程序接口来完全的访问MongoDB.另外，因为MongoClient要求一个List<MongoCredential> ，所以我们这里使用了Arrays.asList。使用createMongoCRCredential创建MongoCredential,需要提供username,database和password.
1.6 连接池
MongoClient本身就使用了连接池，如果我们使用了MongoClientOptions,则默认是100个连接
Java代码
MongoClientOptions.Builder builder = new MongoClientOptions.Builder();
MongoClientOptions options = builder.build();
assertEquals(100, options.getConnectionsPerHost());//最大连接数
assertEquals(0, options.getMinConnectionsPerHost());//最小连接数
assertEquals(0, options.getMaxConnectionIdleTime());//连接的最大闲置时间
assertEquals(0, options.getMaxConnectionLifeTime());//连接的最大生存时间
assertEquals(120000, options.getMaxWaitTime());//最大等待可用连接的时间
assertEquals(10000, options.getConnectTimeout());//连接超时时间
MongoClient client = new MongoClient("127.0.0.1", customClientOptions);
client.close();
其中闲置时间和生存时间为0，表示无限制。
最后，MongoClient的close方法会关闭底层连接，MongoClient的实例将变得不可用，我们应该根据程序的需要，适当的调用该方法，释放资源。
1.7 连接副本集
使用MongoDB作为数据库，基本上都会使用副本集，在这个集里面，有primary节点，又有其他secondary节点，并使用了读写分离，这个时候，使用java连接MongoDB服务应该怎么做呢？ 其实很简单，就是使用一个ServerAddress集合保存副本集中的所有节点，然后作为MongoClient的构造函数的参数，并使用ReadPreference设置读写策略，注意，ReadPreference的读写策略既可以在MongoClient上设置，作用与使用MongoClient连接的所有操作，也可以设置到每次具体的集合操作上，作用域该次操作。代码如下:
在MongoClient上设置读写策略:
Java代码
List<ServerAddress> addresses = new ArrayList<ServerAddress>();
ServerAddress address1 = new ServerAddress("192.168.1.136" , 27017);
ServerAddress address2 = new ServerAddress("192.168.1.137" , 27017);
ServerAddress address3 = new ServerAddress("192.168.1.138" , 27017);
addresses.add(address1);
addresses.add(address2);
addresses.add(address3);
mongoClient = new MongoClient(lstAddrs);
mongoClient.setReadPreference(ReadPreference.primary());
某次操作上设置读写策略
Java代码
List<ServerAddress> addresses = new ArrayList<ServerAddress>();
ServerAddress address1 = new ServerAddress("192.168.1.136" , 27017);
ServerAddress address2 = new ServerAddress("192.168.1.137" , 27017);
ServerAddress address3 = new ServerAddress("192.168.1.138" , 27017);
addresses.add(address1);
addresses.add(address2);
addresses.add(address3);
MongoClient client = new MongoClient(addresses);
DB db = client.getDB( "test" );
DBCollection coll = db.getCollection( "test" );
BasicDBObject object = new BasicDBObject();
object.append( "test2" , "testval2" );
//读操作从副本节点读取
ReadPreference preference = ReadPreference. secondary();
DBObject dbObject = coll.findOne(object, null , preference);
System. out .println(dbObject);
Mongo的实例其实就是一个数据库连接池，这个连接池里默认有10个链接。我们没有必要重新实现这个链接池，但是我们可以更改这个连接池的配置。因为Mongo的实例就是一个连接池，所以，项目中最好只存在一个Mongo的实例。
常见的配置参数：
connectionsPerHost：每个主机的连接数
threadsAllowedToBlockForConnectionMultiplier：线程队列数，它以上面connectionsPerHost值相乘的结果就是线程队列最大值。如果连接线程排满了队列就会抛出“Out of semaphores to get db”错误。
maxWaitTime:最大等待连接的线程阻塞时间
connectTimeout：连接超时的毫秒。0是默认和无限
socketTimeout：socket超时。0是默认和无限
autoConnectRetry：这个控制是否在一个连接时，系统会自动重试
还有许多配置，可以参见mongodb的API。
下面看代码：
[java] view
plaincopyprint?
package com.mongo.common;
import java.net.UnknownHostException;
import com.mongodb.DB;
import com.mongodb.Mongo;
import com.mongodb.MongoException;
import com.mongodb.MongoOptions;
public class MongoManager {
private final static String HOST = "localhost";// 端口
private final static int PORT = 27017;// 端口
private final static int POOLSIZE = 100;// 连接数量
private final static int BLOCKSIZE = 100; // 等待队列长度
private static Mongo mongo = null;
private MongoManager() { }
static {
initDBPrompties();
}
public static DB getDB(String dbName) {
return mongo.getDB(dbName);
}
/**
* 初始化连接池
*/
private static void initDBPrompties() {
// 其他参数根据实际情况进行添加
try {
mongo = new Mongo(HOST, PORT);
MongoOptions opt = mongo.getMongoOptions();
opt.connectionsPerHost = POOLSIZE;
opt.threadsAllowedToBlockForConnectionMultiplier = BLOCKSIZE;
} catch (UnknownHostException e) {
} catch (MongoException e) {
}
}
}
使用的时候，如下所示：
[java] view
plaincopyprint?
/**
* 保存
*
* @param user
* @throws UnknownHostException
*/
public void save(User user) throws UnknownHostException {
DB myMongo = MongoManager.getDB("myMongo");
DBCollection userCollection = myMongo.getCollection("user");
DBObject dbo = (DBObject) JSON.parse(user.toJson());
userCollection.insert(dbo);
}
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