基础概念题

1. 什么是MongoDB？它的主要特点是什么？

答案： MongoDB是一个开源的NoSQL文档型数据库，主要特点包括：

文档存储：使用BSON格式存储数据，类似JSON结构
无Schema约束：灵活的数据结构，可以动态添加字段
高性能：支持索引，内存映射文件
高可用性：支持副本集(Replica Set)
水平扩展：支持分片(Sharding)
丰富的查询语言：支持复杂的查询操作

2. MongoDB中的文档、集合、数据库分别对应关系型数据库中的什么？

答案：

文档(Document) → 行(Row/Record)
集合(Collection) → 表(Table)
数据库(Database) → 数据库(Database)

Java驱动相关

3. 在Java中如何连接MongoDB？

答案：

// 使用MongoDB Java驱动
import com.mongodb.client.MongoClient;
import com.mongodb.client.MongoClients;
import com.mongodb.client.MongoDatabase;// 方式1：简单连接
MongoClient mongoClient = MongoClients.create("mongodb://localhost:27017");
MongoDatabase database = mongoClient.getDatabase("testdb");// 方式2：带认证的连接
MongoClient mongoClient = MongoClients.create("mongodb://username:password@localhost:27017/admin");// 方式3：连接字符串配置
String uri = "mongodb://localhost:27017/?maxPoolSize=20&w=majority";
MongoClient mongoClient = MongoClients.create(uri);

4. 如何在Java中进行CRUD操作？

答案：

import com.mongodb.client.*;
import org.bson.Document;
import org.bson.types.ObjectId;
import static com.mongodb.client.model.Filters.*;MongoCollection<Document> collection = database.getCollection("users");// Create - 插入文档
Document user = new Document("name", "张三").append("age", 25).append("email", "zhangsan@example.com");
collection.insertOne(user);// Read - 查询文档
Document found = collection.find(eq("name", "张三")).first();// Update - 更新文档
collection.updateOne(eq("name", "张三"), new Document("$set", new Document("age", 26)));// Delete - 删除文档
collection.deleteOne(eq("name", "张三"));

Spring Data MongoDB

5. 如何在Spring Boot中集成MongoDB？

答案：

// 1. 添加依赖 (pom.xml)
<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-mongodb</artifactId>
</dependency>// 2. 配置文件 (application.yml)
spring:data:mongodb:uri: mongodb://localhost:27017/testdb// 3. 实体类
import org.springframework.data.annotation.Id;
import org.springframework.data.mongodb.core.mapping.Document;@Document(collection = "users")
public class User {@Idprivate String id;private String name;private Integer age;private String email;// constructors, getters, setters
}// 4. Repository接口
import org.springframework.data.mongodb.repository.MongoRepository;
import org.springframework.data.mongodb.repository.Query;public interface UserRepository extends MongoRepository<User, String> {User findByName(String name);List<User> findByAgeGreaterThan(int age);@Query("{'age': {'$gte': ?0, '$lte': ?1}}")List<User> findByAgeBetween(int minAge, int maxAge);
}

6. MongoTemplate和MongoRepository的区别？

答案：

MongoRepository：

基于Spring Data的Repository模式
提供CRUD的基本操作方法
支持方法命名查询
适合简单的数据库操作

MongoTemplate：

更底层的API，提供更灵活的操作
支持复杂的查询和聚合操作
可以直接使用MongoDB的原生查询语法
适合复杂的数据库操作

// MongoTemplate示例
@Autowired
private MongoTemplate mongoTemplate;// 复杂查询
Query query = new Query(Criteria.where("age").gte(18).lte(65).and("status").is("active"));
List<User> users = mongoTemplate.find(query, User.class);// 聚合操作
Aggregation agg = Aggregation.newAggregation(Aggregation.match(Criteria.where("age").gte(18)),Aggregation.group("department").count().as("count"),Aggregation.sort(Sort.Direction.DESC, "count")
);
List<Document> results = mongoTemplate.aggregate(agg, "users", Document.class).getMappedResults();

性能优化

7. MongoDB索引有哪些类型？如何在Java中创建索引？

答案：

索引类型：

单字段索引：最基本的索引类型
复合索引：多个字段组合的索引
多键索引：数组字段上的索引
文本索引：全文搜索索引
地理空间索引：地理位置查询
哈希索引：用于分片键

Java中创建索引：

// 使用MongoTemplate创建索引
mongoTemplate.getCollection("users").createIndex(Indexes.ascending("name"));// 创建复合索引
mongoTemplate.getCollection("users").createIndex(Indexes.compoundIndex(Indexes.ascending("name"),Indexes.descending("age"))
);// 使用注解创建索引
@Document(collection = "users")
@CompoundIndex(name = "name_age_idx", def = "{'name': 1, 'age': -1}")
public class User {@Idprivate String id;@Indexed(unique = true)private String email;private String name;private Integer age;
}

8. MongoDB查询优化有哪些策略？

答案：

合理使用索引

// 确保查询字段有索引
collection.find(eq("email", "test@example.com")); // email字段需要索引

使用投影减少数据传输

// 只查询需要的字段
collection.find(eq("status", "active")).projection(fields(include("name", "email"), excludeId()));

分页查询优化

// 使用skip和limit，但skip值不宜过大
collection.find().skip(page * size).limit(size);// 大数据量分页使用范围查询
collection.find(gt("_id", lastId)).limit(size);

批量操作

// 批量插入
List<Document> documents = Arrays.asList(doc1, doc2, doc3);
collection.insertMany(documents);// 批量更新
List<WriteModel<Document>> updates = new ArrayList<>();
updates.add(new UpdateOneModel<>(eq("_id", id1), update1));
updates.add(new UpdateOneModel<>(eq("_id", id2), update2));
collection.bulkWrite(updates);

高级特性

9. MongoDB的副本集是什么？如何在Java中配置？

答案：

**副本集(Replica Set)**是MongoDB的高可用解决方案：

Primary节点：处理所有写操作
Secondary节点：从Primary同步数据，可处理读操作
仲裁节点(Arbiter)：参与选举但不存储数据

Java配置：

// 连接副本集
String uri = "mongodb://mongo1:27017,mongo2:27017,mongo3:27017/?replicaSet=rs0";
MongoClient mongoClient = MongoClients.create(uri);// 读偏好设置
MongoClient mongoClient = MongoClients.create(MongoClientSettings.builder().applyConnectionString(new ConnectionString(uri)).readPreference(ReadPreference.secondaryPreferred()).build()
);

10. MongoDB事务如何使用？

答案：

// MongoDB 4.0+支持多文档事务
try (ClientSession session = mongoClient.startSession()) {session.withTransaction(() -> {collection1.insertOne(session, document1);collection2.updateOne(session, filter, update);collection3.deleteOne(session, filter);return null;});
}// Spring Data MongoDB事务
@Transactional
public void transferMoney(String fromAccount, String toAccount, double amount) {accountRepository.updateBalance(fromAccount, -amount);accountRepository.updateBalance(toAccount, amount);
}

聚合框架

11. MongoDB聚合管道有哪些常用阶段？

答案：

常用聚合阶段：

$match：过滤文档
$group：分组聚合
$sort：排序
$project：字段投影
$limit/$skip：限制和跳过
$lookup：关联查询
$unwind：展开数组

// Java聚合示例：按部门统计平均工资
Aggregation agg = Aggregation.newAggregation(Aggregation.match(Criteria.where("status").is("active")),Aggregation.group("department").avg("salary").as("avgSalary").count().as("employeeCount"),Aggregation.sort(Sort.Direction.DESC, "avgSalary"),Aggregation.limit(10)
);List<Document> results = mongoTemplate.aggregate(agg, "employees", Document.class).getMappedResults();

数据建模

12. MongoDB中的嵌入式文档和引用文档如何选择？

答案：

嵌入式文档(Embedding)：

// 适合一对一或一对少量的关系
{"_id": ObjectId("..."),"name": "用户名","address": {"street": "某某街道","city": "北京","zipCode": "100000"}
}

引用文档(Referencing)：

// 适合一对多或多对多关系
// 用户文档
{"_id": ObjectId("user123"),"name": "用户名"
}// 订单文档
{"_id": ObjectId("order456"),"userId": ObjectId("user123"),"amount": 100.0
}

选择原则：

数据经常一起查询 → 嵌入
数据独立更新频繁 → 引用
子文档大小有限 → 嵌入
关系复杂 → 引用

常见问题和错误

13. MongoDB连接池如何配置？

答案：

// 连接池配置
MongoClientSettings settings = MongoClientSettings.builder().applyConnectionString(new ConnectionString("mongodb://localhost:27017")).applyToConnectionPoolSettings(builder ->builder.maxSize(100)                    // 最大连接数.minSize(10)                     // 最小连接数.maxWaitTime(2, TimeUnit.MINUTES) // 最大等待时间.maxConnectionLifeTime(30, TimeUnit.MINUTES) // 连接最大生命周期.maxConnectionIdleTime(10, TimeUnit.MINUTES) // 连接最大空闲时间).build();MongoClient mongoClient = MongoClients.create(settings);

14. ObjectId是什么？如何在Java中使用？

答案：

ObjectId是MongoDB的默认主键类型，12字节组成：

4字节时间戳
5字节随机值（机器标识+进程ID）
3字节递增计数器

import org.bson.types.ObjectId;// 创建ObjectId
ObjectId id = new ObjectId();
System.out.println(id.toHexString());// 从字符串创建
ObjectId id2 = new ObjectId("64a7b8c9d1e2f3a4b5c6d7e8");// 获取时间戳
Date timestamp = id.getDate();// 在查询中使用
Document doc = collection.find(eq("_id", new ObjectId(idString))).first();

15. 如何处理MongoDB中的大数据量查询？

答案：

// 1. 使用游标遍历大结果集
FindIterable<Document> iterable = collection.find();
try (MongoCursor<Document> cursor = iterable.iterator()) {while (cursor.hasNext()) {Document doc = cursor.next();// 处理文档}
}// 2. 分批处理
int batchSize = 1000;
int skip = 0;
while (true) {List<Document> batch = collection.find().skip(skip).limit(batchSize).into(new ArrayList<>());if (batch.isEmpty()) break;// 处理批次数据processBatch(batch);skip += batchSize;
}// 3. 使用Stream API
collection.find().forEach(doc -> {// 处理每个文档
});

复杂查询

16. 如何实现MongoDB的模糊查询？

答案：

// 1. 正则表达式查询
collection.find(regex("name", ".*张.*", "i")); // 不区分大小写// 2. 使用$text索引进行全文搜索
// 首先创建文本索引
collection.createIndex(Indexes.text("title", "content"));// 全文搜索
collection.find(text("java mongodb"));// 3. Spring Data MongoDB模糊查询
public interface UserRepository extends MongoRepository<User, String> {@Query("{'name': {'$regex': ?0, '$options': 'i'}}")List<User> findByNameContaining(String name);// 或使用方法命名List<User> findByNameContainingIgnoreCase(String name);
}

17. MongoDB聚合查询中$lookup如何使用？

答案：

// 类似SQL的JOIN操作
// 查询用户及其订单信息
Aggregation agg = Aggregation.newAggregation(Aggregation.lookup("orders", "_id", "userId", "userOrders"),Aggregation.match(Criteria.where("status").is("active")),Aggregation.project("name", "email", "userOrders")
);List<Document> results = mongoTemplate.aggregate(agg, "users", Document.class).getMappedResults();// 对应的MongoDB原生查询：
/*
db.users.aggregate([{$lookup: {from: "orders",localField: "_id",foreignField: "userId",as: "userOrders"}},{ $match: { "status": "active" } }
])
*/

性能调优

18. 如何分析MongoDB查询性能？

答案：

// 1. 使用explain()分析查询计划
FindIterable<Document> iterable = collection.find(eq("status", "active"));
ExplainVerbosity verbosity = ExplainVerbosity.EXECUTION_STATS;
Document explanation = iterable.explain(verbosity);
System.out.println(explanation.toJson());// 2. 监控慢查询
// 在MongoDB中启用慢查询日志
// db.setProfilingLevel(1, { slowms: 100 })// 3. Spring Data MongoDB性能监控
@Component
public class MongoEventListener extends AbstractMongoEventListener<Object> {@EventListenerpublic void onBeforeConvert(BeforeConvertEvent<Object> event) {// 记录操作开始时间}@EventListener  public void onAfterSave(AfterSaveEvent<Object> event) {// 记录操作完成时间}
}

19. MongoDB分片的原理和Java配置？

答案：

分片原理：

Config Server：存储元数据
Query Router(mongos)：路由查询请求
Shard：实际存储数据的分片

// Java连接分片集群
String uri = "mongodb://mongos1:27017,mongos2:27017/testdb";
MongoClient mongoClient = MongoClients.create(uri);// 分片键选择原则：
// 1. 高基数（cardinality）
// 2. 低频率（frequency）  
// 3. 非单调递增// 在Spring Data中指定分片键
@Document(collection = "orders")
@Sharded(shardKey = {"customerId", "orderDate"})
public class Order {@Idprivate String id;private String customerId;  // 分片键private Date orderDate;     // 分片键private Double amount;
}

错误处理和最佳实践

20. MongoDB常见异常如何处理？

答案：

import com.mongodb.MongoWriteException;
import com.mongodb.MongoTimeoutException;
import com.mongodb.DuplicateKeyException;try {collection.insertOne(document);
} catch (DuplicateKeyException e) {// 处理重复键异常log.warn("文档已存在: {}", e.getMessage());
} catch (MongoTimeoutException e) {// 处理超时异常log.error("MongoDB操作超时: {}", e.getMessage());throw new ServiceException("数据库操作超时，请稍后重试");
} catch (MongoWriteException e) {// 处理写入异常log.error("写入失败: {}", e.getError());throw new ServiceException("数据保存失败");
} catch (Exception e) {// 处理其他异常log.error("MongoDB操作异常", e);throw new ServiceException("数据库操作失败");
}

21. MongoDB连接最佳实践有哪些？

答案：

@Configuration
public class MongoConfig {@Beanpublic MongoClient mongoClient() {MongoClientSettings settings = MongoClientSettings.builder().applyConnectionString(new ConnectionString(mongoUri)).applyToConnectionPoolSettings(builder ->builder.maxSize(100).minSize(10).maxConnectionIdleTime(30, TimeUnit.SECONDS)).applyToSocketSettings(builder ->builder.connectTimeout(2, TimeUnit.SECONDS).readTimeout(5, TimeUnit.SECONDS)).retryWrites(true).retryReads(true).build();return MongoClients.create(settings);}
}// 连接池最佳实践：
// 1. 单例模式使用MongoClient
// 2. 合理配置连接池大小
// 3. 设置合理的超时时间
// 4. 启用重试机制
// 5. 在应用关闭时正确关闭连接

22. 如何实现MongoDB的数据验证？

答案：

// 1. 使用Bean Validation注解
@Document(collection = "users")
public class User {@Idprivate String id;@NotBlank(message = "姓名不能为空")@Size(min = 2, max = 50, message = "姓名长度必须在2-50之间")private String name;@Min(value = 0, message = "年龄不能为负数")@Max(value = 150, message = "年龄不能超过150")private Integer age;@Email(message = "邮箱格式不正确")private String email;
}// 2. 自定义验证器
@Component
public class UserValidator {public void validate(User user) {if (user.getAge() < 18 && user.getRole().equals("ADMIN")) {throw new ValidationException("未成年人不能成为管理员");}}
}// 3. MongoDB Schema Validation（服务器端）
Document validationSchema = Document.parse("""
{$jsonSchema: {bsonType: "object",required: ["name", "age", "email"],properties: {name: {bsonType: "string",description: "姓名必须是字符串且为必填项"},age: {bsonType: "int",minimum: 0,maximum: 150}}}
}
""");

面试加分题

23. MongoDB与关系型数据库的区别和适用场景？

答案：

特性	MongoDB	关系型数据库
数据模型	文档型(BSON)	关系型(表)
Schema	动态Schema	固定Schema
查询语言	MongoDB查询语言	SQL
事务支持	4.0+支持多文档事务	完整的ACID事务
扩展性	水平扩展友好	垂直扩展为主

适用场景：

MongoDB适合：内容管理、实时分析、IoT数据、敏捷开发
关系型数据库适合：金融系统、ERP系统、需要复杂事务的场景

24. 如何设计高效的MongoDB数据模型？

答案：

设计原则：

根据应用查询模式设计
合理使用嵌入和引用
避免过深的嵌套
考虑文档大小限制(16MB)

// 好的设计示例：博客系统
@Document(collection = "articles")
public class Article {@Idprivate String id;private String title;private String content;private String authorId;           // 引用作者private List<String> tags;         // 嵌入标签private List<Comment> comments;    // 嵌入评论（数量有限时）private Date createdAt;// 嵌入式评论public static class Comment {private String content;private String authorName;private Date createdAt;}
}// 如果评论数量很大，应该分离：
@Document(collection = "comments")
public class Comment {@Idprivate String id;private String articleId;  // 引用文章private String content;private String authorId;private Date createdAt;
}

这些面试题涵盖了MongoDB在Java开发中的核心概念、实际应用和最佳实践。准备时建议：