第15课: 实战项目

项目一：社交应用

构建一个类似Twitter的社交应用，包含用户、帖子、评论、点赞、关注等功能。

数据模型设计

// 用户集合
db.users.insertOne({
    _id: "user123",
    username: "zhangsan",
    email: "zhangsan@example.com",
    password: "hashed_password",
    profile: {
        avatar: "avatar.jpg",
        bio: "热爱技术的开发者",
        location: "北京"
    },
    stats: {
        followers: 150,
        following: 80,
        posts: 45
    },
    createdAt: new Date()
})

// 帖子集合
db.posts.insertOne({
    _id: ObjectId("..."),
    userId: "user123",
    content: "学习MongoDB真有趣！",
    images: ["image1.jpg", "image2.jpg"],
    hashtags: ["MongoDB", "数据库"],
    stats: {
        likes: 25,
        comments: 8,
        shares: 3
    },
    createdAt: new Date()
})

// 关注关系集合
db.follows.insertOne({
    followerId: "user123",
    followingId: "user456",
    createdAt: new Date()
})

// 点赞集合
db.likes.insertOne({
    userId: "user123",
    postId: ObjectId("..."),
    createdAt: new Date()
})

// 评论集合
db.comments.insertOne({
    _id: ObjectId("..."),
    postId: ObjectId("..."),
    userId: "user123",
    content: "说得对！",
    createdAt: new Date()
})

核心功能实现

// 1. 发布帖子
function createPost(userId, content, images, hashtags) {
    const post = db.posts.insertOne({
        userId: userId,
        content: content,
        images: images || [],
        hashtags: hashtags || [],
        stats: { likes: 0, comments: 0, shares: 0 },
        createdAt: new Date()
    });

    // 更新用户帖子数
    db.users.updateOne(
        { _id: userId },
        { $inc: { "stats.posts": 1 } }
    );

    return post.insertedId;
}

// 2. 获取用户时间线（关注的人的帖子）
function getTimeline(userId, page = 1, pageSize = 20) {
    return db.posts.aggregate([
        // 关联关注关系
        {
            $lookup: {
                from: "follows",
                localField: "userId",
                foreignField: "followingId",
                as: "follow"
            }
        },
        // 只显示关注的人的帖子
        {
            $match: {
                "follow.followerId": userId
            }
        },
        // 关联用户信息
        {
            $lookup: {
                from: "users",
                localField: "userId",
                foreignField: "_id",
                as: "user"
            }
        },
        { $unwind: "$user" },
        // 排序和分页
        { $sort: { createdAt: -1 } },
        { $skip: (page - 1) * pageSize },
        { $limit: pageSize },
        // 投影
        {
            $project: {
                content: 1,
                images: 1,
                hashtags: 1,
                stats: 1,
                createdAt: 1,
                "user.username": 1,
                "user.profile.avatar": 1
            }
        }
    ]);
}

// 3. 点赞功能
function likePost(userId, postId) {
    // 检查是否已点赞
    const existing = db.likes.findOne({
        userId: userId,
        postId: postId
    });

    if (existing) {
        return { success: false, message: "已经点赞过了" };
    }

    // 添加点赞记录
    db.likes.insertOne({
        userId: userId,
        postId: postId,
        createdAt: new Date()
    });

    // 更新帖子点赞数
    db.posts.updateOne(
        { _id: postId },
        { $inc: { "stats.likes": 1 } }
    );

    return { success: true };
}

// 4. 关注用户
function followUser(followerId, followingId) {
    // 检查是否已关注
    const existing = db.follows.findOne({
        followerId: followerId,
        followingId: followingId
    });

    if (existing) {
        return { success: false, message: "已经关注了" };
    }

    // 添加关注记录
    db.follows.insertOne({
        followerId: followerId,
        followingId: followingId,
        createdAt: new Date()
    });

    // 更新统计数据
    db.users.updateOne(
        { _id: followerId },
        { $inc: { "stats.following": 1 } }
    );

    db.users.updateOne(
        { _id: followingId },
        { $inc: { "stats.followers": 1 } }
    );

    return { success: true };
}

索引设计

// 用户集合
db.users.createIndex({ username: 1 }, { unique: true })
db.users.createIndex({ email: 1 }, { unique: true })

// 帖子集合
db.posts.createIndex({ userId: 1, createdAt: -1 })
db.posts.createIndex({ hashtags: 1 })
db.posts.createIndex({ createdAt: -1 })

// 关注集合
db.follows.createIndex({ followerId: 1, followingId: 1 }, { unique: true })
db.follows.createIndex({ followingId: 1 })

// 点赞集合
db.likes.createIndex({ userId: 1, postId: 1 }, { unique: true })
db.likes.createIndex({ postId: 1 })

// 评论集合
db.comments.createIndex({ postId: 1, createdAt: -1 })

项目二：内容管理系统（CMS）

// 文章集合
db.articles.insertOne({
    _id: ObjectId("..."),
    title: "MongoDB最佳实践",
    slug: "mongodb-best-practices",
    content: "文章内容...",
    excerpt: "文章摘要",
    author: {
        id: "user123",
        name: "张三",
        avatar: "avatar.jpg"
    },
    category: "技术",
    tags: ["MongoDB", "数据库", "NoSQL"],
    status: "published",  // draft, published, archived
    featured: true,
    seo: {
        metaTitle: "MongoDB最佳实践指南",
        metaDescription: "深入了解MongoDB的最佳实践",
        keywords: ["MongoDB", "最佳实践"]
    },
    stats: {
        views: 1500,
        likes: 89,
        comments: 23
    },
    publishedAt: new Date(),
    createdAt: new Date(),
    updatedAt: new Date()
})

// 分类集合
db.categories.insertOne({
    _id: "tech",
    name: "技术",
    slug: "technology",
    description: "技术相关文章",
    parent: null,  // 父分类ID
    order: 1
})

// 评论集合（支持嵌套）
db.comments.insertOne({
    _id: ObjectId("..."),
    articleId: ObjectId("..."),
    userId: "user123",
    userName: "张三",
    content: "写得很好！",
    parentId: null,  // 父评论ID（回复）
    status: "approved",  // pending, approved, spam
    createdAt: new Date()
})

项目三：物联网数据存储

// 使用桶模式存储传感器数据
db.sensor_data.insertOne({
    sensorId: "sensor001",
    location: "北京-机房A",
    date: ISODate("2026-02-03T10:00:00Z"),
    measurements: [
        {
            timestamp: ISODate("2026-02-03T10:00:00Z"),
            temperature: 25.5,
            humidity: 60,
            pressure: 1013
        },
        {
            timestamp: ISODate("2026-02-03T10:01:00Z"),
            temperature: 25.6,
            humidity: 61,
            pressure: 1013
        }
        // ... 每小时3600条数据
    ],
    stats: {
        count: 3600,
        avgTemp: 25.5,
        minTemp: 24.8,
        maxTemp: 26.2,
        avgHumidity: 60.5
    }
})

// 索引
db.sensor_data.createIndex({ sensorId: 1, date: -1 })
db.sensor_data.createIndex({ location: 1, date: -1 })

// TTL索引：自动删除90天前的数据
db.sensor_data.createIndex(
    { date: 1 },
    { expireAfterSeconds: 7776000 }
)

// 查询最近24小时的数据
db.sensor_data.aggregate([
    {
        $match: {
            sensorId: "sensor001",
            date: {
                $gte: new Date(Date.now() - 24*60*60*1000)
            }
        }
    },
    { $unwind: "$measurements" },
    {
        $group: {
            _id: null,
            avgTemp: { $avg: "$measurements.temperature" },
            maxTemp: { $max: "$measurements.temperature" },
            minTemp: { $min: "$measurements.temperature" }
        }
    }
])

项目四：电商系统

// 商品集合
db.products.insertOne({
    _id: "prod123",
    name: "笔记本电脑",
    description: "高性能笔记本",
    category: "电子产品",
    price: 5999,
    originalPrice: 6999,
    stock: 50,
    images: ["img1.jpg", "img2.jpg"],
    attributes: [
        { key: "品牌", value: "联想" },
        { key: "CPU", value: "Intel i7" },
        { key: "内存", value: "16GB" }
    ],
    rating: {
        average: 4.5,
        count: 128
    },
    sales: 256,
    status: "active"
})

// 订单集合
db.orders.insertOne({
    _id: "order123",
    userId: "user123",
    items: [
        {
            productId: "prod123",
            productName: "笔记本电脑",
            price: 5999,
            quantity: 1,
            subtotal: 5999
        }
    ],
    shipping: {
        name: "张三",
        phone: "13800138000",
        address: "北京市朝阳区xxx",
        method: "快递",
        fee: 0
    },
    payment: {
        method: "支付宝",
        transactionId: "txn123",
        paidAt: new Date()
    },
    total: 5999,
    status: "paid",  // pending, paid, shipped, completed, cancelled
    createdAt: new Date(),
    updatedAt: new Date()
})

// 购物车集合
db.carts.insertOne({
    userId: "user123",
    items: [
        {
            productId: "prod123",
            quantity: 1,
            addedAt: new Date()
        }
    ],
    updatedAt: new Date()
})

实战练习项目：

博客系统：实现文章发布、分类、标签、评论、搜索功能
任务管理：实现任务创建、分配、状态跟踪、提醒功能
在线教育：实现课程、章节、视频、作业、评分功能
聊天应用：实现私聊、群聊、消息历史、在线状态
日志分析：实现日志收集、聚合分析、可视化展示

部署和运维

// 1. 备份数据库
mongodump --db mydb --out /backup/

// 2. 恢复数据库
mongorestore --db mydb /backup/mydb/

// 3. 导出集合
mongoexport --db mydb --collection users --out users.json

// 4. 导入集合
mongoimport --db mydb --collection users --file users.json

// 5. 监控副本集
rs.status()

// 6. 查看慢查询
db.system.profile.find().sort({ millis: -1 }).limit(10)

// 7. 创建用户
db.createUser({
    user: "appuser",
    pwd: "password",
    roles: [{ role: "readWrite", db: "mydb" }]
})

安全最佳实践

启用认证和授权
使用强密码
限制网络访问（防火墙）
启用TLS/SSL加密
定期备份数据
最小权限原则
审计日志
定期更新MongoDB版本

学习资源

官方文档：https://docs.mongodb.com
MongoDB University：免费在线课程
MongoDB驱动：Node.js、Python、Java等
社区论坛：MongoDB Community Forums
GitHub示例项目

恭喜你完成MongoDB学习！

你已经掌握了从基础到高级的MongoDB知识。继续实践，构建更多项目，加深理解。记住：实践是最好的老师！

最终挑战：

选择一个实战项目，完整实现以下功能：

设计合理的数据模型
创建必要的索引
实现核心业务逻辑
使用聚合框架进行数据分析
实现事务保证数据一致性
优化查询性能
部署到生产环境

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