1. MongoDB 数据类型简介
在 MongoDB 中，可以存储不同类型的数据，包括文本、数字、日期、对象 ID、二进制数据、代码、正则表达式等。以下是 MongoDB 支持的常见数据类型：
String：存储字符串
Number：可存储整数或浮点数
Boolean：存储布尔值 true 或 false
Array：存储数组
Object：存储 JSON 对象
ObjectId：存储 MongoDB 的内部唯一 ID
Timestamp：用于存储时间戳
Date：用于存储日期时间值
1.1 常见数据类型使用场景
在实际应用中，不同的数据类型适用于不同的场景。
String：应用于存储文本信息，如文章、新闻、博客等。
{
"title": "MongoDB 学习笔记",
"content": "MongoDB 是一个 NoSQL 数据库...",
"tag": ["MongoDB", "NoSQL", "技术"]
}
Number：应用于存储数值信息，如销售数据、用户统计数据等。
{
"products_sold": 120,
"revenue": 5600.25
}
Boolean：应用于存储布尔值信息，如判断用户是否登录等。
{
"is_login": true
}
Array：应用于存储多个相同类型的数据，如商品列表等。
{
"products": [
{"name": "iPhone XR", "price": 649},
{"name": "iPad Pro", "price": 799},
{"name": "MacBook Pro", "price": 1499}
]
}
Object：应用于存储复杂的数据结构，如用户信息、订单信息等。
{
"user_info": {
"username": "John",
"email": "john@example.com",
"address": {
"city": "New York",
"state": "NY"
}
},
"order_info": {
"order_id": "123456",
"products": [
{"name": "iPhone XR", "price": 649},
{"name": "iPad Pro", "price": 799},
{"name": "AirPods", "price": 159}
]
}
}
ObjectId：应用于存储 MongoDB 的唯一 ID，一般用作数据的主键。
{
"_id": ObjectId("5fdc88ed572979238c4b1c7e"),
"username": "John",
"email": "john@example.com"
}
Date：应用于存储日期时间信息。
{
"created_at": ISODate("2020-12-19T00:00:00Z"),
"updated_at": ISODate("2020-12-20T10:00:00Z")
}
2. MongoDB 数据类型的存储性能
在 MongoDB 中，使用不同的数据类型也会对数据的存储性能产生影响。以下是一些常见数据类型的存储性能对比：
2.1 数字类型的存储性能
在 MongoDB 中，使用 Number 存储数字会比使用 String 存储数字具有更高的性能。因为使用 Number 存储数字时，MongoDB 可以更快地对数字进行排序和聚合操作。
以下是 Number 和 String 存储大量数据时的性能对比：
// 使用 Number 存储数据
db.numbers.insertMany([{num: 1}, {num: 2}, ..., {num: 10000}])
// 查询数据并排序
db.numbers.find().sort({num: 1})
// 使用 String 存储数据
db.strings.insertMany([{num: "1"}, {num: "2"}, ..., {num: "10000"}])
// 查询数据并排序
db.strings.aggregate([{$sort: {num: 1}}])
从上面的代码可以看出，使用 Number 存储数据时，可以直接使用 sort 方法进行排序，而使用 String 存储数据时，需要使用聚合操作进行排序。
2.2 数组类型的存储性能
在 MongoDB 中，使用数组类型存储数据时，需要注意数组元素的数量。如果数组元素数量较少，可以直接将数组存储在一个字段中。但是，如果数组元素数量较多，建议将数组拆分成多个文档进行存储。
以下是存储大量数据时数组元素数量对存储性能的影响：
// 存储数组元素数量较少的数据，直接存储在一个字段中
db.products.insertMany([
{name: "iPhone XR", price: 649, tags: ["Apple", "iPhone", "XR"]},
{name: "iPad Pro", price: 799, tags: ["Apple", "iPad", "Pro"]},
{name: "MacBook Pro", price: 1499, tags: ["Apple", "MacBook", "Pro"]}
])
// 存储数组元素数量较多的数据，拆分成多个文档存储
db.products.insertMany([
{name: "iPhone XR", price: 649},
{name: "iPad Pro", price: 799},
{name: "MacBook Pro", price: 1499}
])
db.tags.insertMany([
{product_id: ObjectId("..."), tag: "Apple"},
{product_id: ObjectId("..."), tag: "iPhone"},
{product_id: ObjectId("..."), tag: "XR"},
{product_id: ObjectId("..."), tag: "iPad"},
{product_id: ObjectId("..."), tag: "Pro"},
{product_id: ObjectId("..."), tag: "MacBook"}
])
从上面的代码可以看出，对于数组元素数量较少的数据，可以直接将数组存储在一个字段中；对于数组元素数量较多的数据，则建议将数组拆分成多个文档进行存储，避免单个文档过大，影响性能。
2.3 ObjectId 类型的存储性能
在 MongoDB 中，使用 ObjectId 存储数据的性能会比使用自定义字符串作为主键的性能更高。因为 ObjectId 是 MongoDB 内部生成的唯一 ID，能够更快速地进行排序和索引。
以下是使用自定义字符串作为主键和使用 ObjectId 作为主键对存储性能的影响：
// 使用自定义字符串作为主键
db.users.insertMany([
{"_id": "1", "username": "Alice"},
{"_id": "2", "username": "Bob"},
{"_id": "3", "username": "Charlie"}
])
// 查询数据
db.users.findOne({"_id": "2"})
// 使用 ObjectId 作为主键
db.users.insertMany([
{"username": "Alice"},
{"username": "Bob"},
{"username": "Charlie"}
])
// 查询数据
db.users.findOne({"_id": ObjectId("...")})
从上面的代码可以看出，使用自定义字符串作为主键时，查询数据时需要进行字符串比较，对性能有影响；而使用 ObjectId 作为主键时，在查询和排序时都能更快速地进行操作。
3. 总结
在 MongoDB 中，掌握不同数据类型的使用场景和存储性能，能够帮助我们更好地设计数据模型，提升数据存储性能。
总的来说，应用 Number 存储数字、将数组数量较多的数据拆分成多个文档存储、使用 ObjectId 存储数据的方式是优化性能的常见方法。