NoSQL和关系数据库的操作比较
一、实验目的
（1）理解四种数据库(MySQL、HBase、Redis和MongoDB)的概念以及不同点；
（2）熟练使用四种数据库操作常用的Shell命令；
（3）熟悉四种数据库操作常用的Java API。
二、实验环境
（1）Linux操作系统（CentOS7.5）
（2）VMware Workstation Pro 15.5
（3）远程终端工具Xshell7
（4）Xftp7传输工具
（5）Hadoop版本：3.1.3；
（6）HBase版本：2.2.2；
（7）JDK版本：1.8；
（8）Java IDE：Idea。
（9）MySQL版本：5.7；
（10）Redis版本：2.8.9；
（11）MongoDB版本：4.2.0；
（12）JDK版本：1.8；
三、实验内容
（一） MySQL数据库操作
学生表如14-7所示。
; 1. 根据上面给出的Student表，在MySQL数据库中完成如下操作：
（1）在MySQL中创建Student表，并录入数据；
创建Student表的SQL语句如下：
CREATE TABLE student(
NAME VARCHAR(30) NOT NULL,
English TINYINT UNSIGNED NOT NULL,
Math TINYINT UNSIGNED NOT NULL,
Computer TINYINT UNSIGNED NOT NULL
);
向Student表中插入两条记录的SQL语句如下：
insert into student values("zhangsan",69,86,77);
insert into student values("lisi",55,100,88);
（2）用SQL语句输出Student表中的所有记录；
输出Student表中的所有记录的SQL语句如下：
select * from student;
上述SQL语句执行后的结果截图如图所示。
（3）查询zhangsan的Computer成绩；
查询zhangsan的Computer成绩的SQL语句如下：
select name , Computer from student where name = "zhangsan";
上述语句执行后的结果截图如图所示。
（4）修改lisi的Math成绩，改为95。
修改lisi的Math成绩的SQL语句如下：
update student set Math=95 where name="lisi";
上述SQL语句执行结果截图如图所示。
2. 使用MySQL的JAVA客户端编程实现以下操作:
（1）向Student表中添加如下所示的一条记录：
向Student表添加上述记录的Java代码如下：
package com.xusheng.nosql.mysql;
import java.sql.*;
public class mysql_test {
/**
* @param xusheng
*/
//JDBC DRIVER and DB
static final String DRIVER="com.mysql.jdbc.Driver";
static final String DB="jdbc:mysql://localhost/student?useSSL=false";
//Database auth
static final String USER="root";
static final String PASSWD="root";
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Connection conn=null;
Statement stmt=null;
try {
//加载驱动程序
Class.forName(DRIVER);
System.out.println("Connecting to a selected database...");
//打开一个连接
conn=DriverManager.getConnection(DB, USER, PASSWD);
//执行一个查询
stmt=conn.createStatement();
String sql="insert into student values('scofield',45,89,100)";
stmt.executeUpdate(sql);
System.out.println("Inserting records into the table successfully!");
} catch (ClassNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}catch (SQLException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}finally
{
if(stmt!=null)
try {
stmt.close();
} catch (SQLException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
if(conn!=null)
try {
conn.close();
} catch (SQLException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
（2）获取scofield的English成绩信息
获取scofield的English成绩信息的Java代码如下：
package com.xusheng.nosql.mysql;
import java.sql.*;
public class mysql_qurty {
/**
* @param args
*/
//JDBC DRIVER and DB
static final String DRIVER="com.mysql.jdbc.Driver";
static final String DB="jdbc:mysql://localhost/student?useSSL=false";
//Database auth
static final String USER="root";
static final String PASSWD="root";
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Connection conn=null;
Statement stmt=null;
ResultSet rs=null;
try {
//加载驱动程序
Class.forName(DRIVER);
System.out.println("Connecting to a selected database...");
//打开一个连接
conn=DriverManager.getConnection(DB, USER, PASSWD);
//执行一个查询
stmt=conn.createStatement();
String sql="select name,English from student where name='scofield' ";
//获得结果集
rs=stmt.executeQuery(sql);
System.out.println("name"+"\t\t"+"English");
while(rs.next())
{
System.out.print(rs.getString(1)+"\t\t");
System.out.println(rs.getInt(2));
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}catch (SQLException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}finally
{
if(rs!=null)
try {
rs.close();
} catch (SQLException e1) {
// TODO Auto-generated catch block
e1.printStackTrace();
}
if(stmt!=null)
try {
stmt.close();
} catch (SQLException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
if(conn!=null)
try {
conn.close();
} catch (SQLException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
（二）HBase数据库操作
学生表Student如表14-8所示。
; 1. 根据上面给出的学生表Student的信息，执行如下操作：
（1）用Hbase Shell命令创建学生表Student；
创建Student表的命令如下：
create 'student','score'
向Student表中插入上面表格数据的命令如下：
put 'student','zhangsan','score:English','69'
put 'student','zhangsan','score:Math','86'
put 'student','zhangsan','score:Computer','77'
put 'student','lisi','score:English','55'
put 'student','lisi','score:Math','100'
put 'student','lisi','score:Computer','88'
上述命令执行结果截图如图所示。
（2）用scan命令浏览Student表的相关信息；
用scan指令浏览Student表相关信息的命令如下：
scan 'student'
上述命令执行结果截图如图所示。
（3）查询zhangsan的Computer成绩；
查询zhangsan的Computer成绩的命令如下：
get 'student','zhangsan','score:Computer'
上述命令执行结果截图如图所示。
（4）修改lisi的Math成绩，改为95。
修改lisi的Math成绩的命令如下：
put 'student','lisi','score:Math','95'
上述命令的执行结果截图如图所示。
2. 用HBase API编程实现以下操作:
（1）添加数据：English:45 Math:89 Computer:100
实现添加数据的Java代码如下：
package com.xusheng.nosql.hbase;
import java.io.IOException;
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.hbase.HBaseConfiguration;
import org.apache.hadoop.hbase.TableName;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Admin;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Connection;
import org.apache.hadoop.hbase.client.ConnectionFactory;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Put;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Table;
public class hbase_insert {
/**
* @param xusheng
*/
public static Configuration configuration;
public static Connection connection;
public static Admin admin;
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
configuration = HBaseConfiguration.create();
//configuration.set("hbase.rootdir","hdfs://localhost:9000/hbase");
//configuration.set("hbase.rootdir","hdfs://hadoop102:8020/HBase");
configuration.set("hbase.zookeeper.quorum","hadoop102,hadoop103,hadoop104");
try{
connection = ConnectionFactory.createConnection(configuration);
admin = connection.getAdmin();
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
try {
insertRow("student","scofield","score","English","45");
insertRow("student","scofield","score","Math","89");
insertRow("student","scofield","score","Computer","100");
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
close();
}
public static void insertRow(String tableName,String rowKey,String colFamily,
String col,String val) throws IOException {
Table table = connection.getTable(TableName.valueOf(tableName));
Put put = new Put(rowKey.getBytes());
put.addColumn(colFamily.getBytes(), col.getBytes(), val.getBytes());
table.put(put);
table.close();
}
public static void close(){
try{
if(admin != null){
admin.close();
}
if(null != connection){
connection.close();
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
执行完上述代码以后，可以用scan命令输出数据库数据，以检验是否插入成功，执行结果截图如图所示。
（2）获取scofield的English成绩信息。
Java代码如下：
package com.xusheng.nosql.hbase;
import java.io.IOException;
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.hbase.Cell;
import org.apache.hadoop.hbase.CellUtil;
import org.apache.hadoop.hbase.HBaseConfiguration;
import org.apache.hadoop.hbase.TableName;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Admin;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Connection;
import org.apache.hadoop.hbase.client.ConnectionFactory;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Get;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Put;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Result;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Table;
public class hbase_query {
/**
* @param args
*/
public static Configuration configuration;
public static Connection connection;
public static Admin admin;
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
configuration = HBaseConfiguration.create();
//configuration.set("hbase.rootdir","hdfs://localhost:9000/hbase");
//configuration.set("hbase.rootdir","hdfs://hadoop102:8020/HBase");
configuration.set("hbase.zookeeper.quorum","hadoop102,hadoop103,hadoop104");
try{
connection = ConnectionFactory.createConnection(configuration);
admin = connection.getAdmin();
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
try {
getData("student","scofield","score","English");
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
close();
}
public static void getData(String tableName,String rowKey,String colFamily,
String col)throws IOException{
Table table = connection.getTable(TableName.valueOf(tableName));
Get get = new Get(rowKey.getBytes());
get.addColumn(colFamily.getBytes(),col.getBytes());
Result result = table.get(get);
showCell(result);
table.close();
}
public static void showCell(Result result){
Cell[] cells = result.rawCells();
for(Cell cell:cells){
System.out.println("RowName:"+new String(CellUtil.cloneRow(cell))+" ");
System.out.println("Timetamp:"+cell.getTimestamp()+" ");
System.out.println("column Family:"+new String(CellUtil.cloneFamily(cell))+" ");
System.out.println("row Name:"+new String(CellUtil.cloneQualifier(cell))+" ");
System.out.println("value:"+new String(CellUtil.cloneValue(cell))+" ");
}
}
public static void close(){
try{
if(admin != null){
admin.close();
}
if(null != connection){
connection.close();
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
可以在IDEA中执行上述代码，会在控制台中输出如下信息：
（三）Redis数据库操作
Student键值对如下：
zhangsan:｛
English: 69
Math: 86
Computer: 77
｝
lisi:｛
English: 55
Math: 100
Computer: 88
｝
1. 根据上面给出的键值对，完成如下操作：
（1）用Redis的哈希结构设计出学生表Student（键值可以用student.zhangsan和student.lisi来表示两个键值属于同一个表）；
插入上述键值对的命令如下：
hset student.zhangsan English 69
hset student.zhangsan Math 86
hset student.zhangsan Computer 77
hset student.lisi English 55
hset student.lisi Math 100
hset student.lisi Computer 88
（2）用hgetall命令分别输出zhangsan和lisi的成绩信息；
查询zhangsan成绩信息的命令如下：
hgetall student.zhangsan
执行该命令的结果截图如图所示
查询lisi成绩信息的命令如下：
hgetall student.lisi
执行该命令的结果截图如图所示:
（3）用hget命令查询zhangsan的Computer成绩；
查询zhangsan的Computer成绩的命令如下：
hget student.zhangsan Computer
执行该命令的结果截图如所示:
（4）修改lisi的Math成绩，改为95。
修改lisi的Math成绩的命令如下：
hset student.lisi Math 95
执行该命令的结果截图如图所示:
2. 用Redis的JAVA客户端编程(jedis)，实现如下操作：
（1）添加数据：English:45 Math:89 Computer:100
该数据对应的键值对形式如下：
scofield:｛
English: 45
Math: 89
Computer: 100
｝
完成添加数据操作的Java代码如下：
package com.xusheng.nosql.redis;
import java.util.Map;
import redis.clients.jedis.Jedis;
public class jedis_test {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Jedis jedis = new Jedis("localhost");
jedis.hset("student.scofield", "English","45");
jedis.hset("student.scofield", "Math","89");
jedis.hset("student.scofield", "Computer","100");
Map<String,String> value = jedis.hgetAll("student.scofield");
for(Map.Entry<String, String> entry:value.entrySet())
{
System.out.println(entry.getKey()+":"+entry.getValue());
}
}
}
在idea中执行程序时，在idea控制台输出的信息截图如图所示:
（2）获取scofield的English成绩信息
获取scofield的English成绩信息的Java代码如下：
package com.xusheng.nosql.redis;
import java.util.Map;
import redis.clients.jedis.Jedis;
public class jedis_query {
/**
* @param xusheng
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Jedis jedis = new Jedis("localhost");
String value=jedis.hget("student.scofield", "English");
System.out.println("scofield's English score is: "+value);
}
}
在idea中执行上述代码后，在idea控制台输出的信息截图如图所示:
（四）MongoDB数据库操作
Student文档如下:
{
"name": "zhangsan",
"score": {
"English": 69,
"Math": 86,
"Computer": 77
}
}
{
"name": "lisi",
"score": {
"English": 55,
"Math": 100,
"Computer": 88
}
}
1. 根据上面给出的文档，完成如下操作:
（1）用MongoDB Shell设计出student集合；
首先，切换到student集合，命令如下：
use student
其次，定义包含上述两个文档的数组，命令如下：
var stus=[
{"name":"zhangsan","scores":{"English":69,"Math":86,"Computer":77}}, {"name":"lisi","score":{"English":55,"Math":100,"Computer":88}} ]
最后，调用如下命令插入数据库：
db.student.insert(stus)
上述命令及其执行结果的截图如图所示:
（2）用find()方法输出两个学生的信息；
用find()方法输出两个学生信息的命令如下：
db.student.find().pretty()
上述命令及其执行结果的截图如图所示:
（3）用find()方法查询zhangsan的所有成绩(只显示score列)；
用find函数查询zhangsan的所有成绩的命令如下：
db.student.find({"name":"zhangsan"},{"_id":0,"name":0})
上述命令及其执行结果的截图如图所示:
（4）修改lisi的Math成绩，改为95。
修改lisi的Math成绩的命令如下：
db.student.update({"name":"lisi"}, {"$set":{"score.Math":95}} )
上述命令及其执行结果的截图如图所示:
2. 用MongoDB的Java客户端编程，实现如下操作:
（1）添加数据：English:45 Math:89 Computer:100
与上述数据对应的文档形式如下：
{
"name": "scofield",
"score": {
"English": 45,
"Math": 89,
"Computer": 100
}
}
Java代码如下：
package com.xusheng.nosql.MongoDB;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import org.bson.Document;
import com.mongodb.MongoClient;
import com.mongodb.client.MongoCollection;
import com.mongodb.client.MongoDatabase;
public class mongo_insert {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//实例化一个mongo客户端
MongoClient mongoClient = new MongoClient("localhost", 27017);
//实例化一个mongo数据库
MongoDatabase mongoDatabase = mongoClient.getDatabase("student");
//获取数据库中某个集合
MongoCollection<Document> collection = mongoDatabase.getCollection("student");
//实例化一个文档,内嵌一个子文档
Document document = new Document("name", "scofield").
append("score", new Document("English", 45).
append("Math", 89).
append("Computer", 100));
List<Document> documents = new ArrayList<Document>();
documents.add(document);
//将文档插入集合中
collection.insertMany(documents);
System.out.println("文档插入成功");
}
}
可以使用find()方法验证数据是否已经成功插入到MongoDB数据库中，具体命令及其执行结果截图如图所示:
（2）获取scofield的所有成绩成绩信息(只显示score列)
Java代码如下：
package com.xusheng.nosql.MongoDB;
import com.mongodb.MongoClient;
import com.mongodb.client.MongoCollection;
import com.mongodb.client.MongoCursor;
import com.mongodb.client.MongoDatabase;
import org.bson.Document;
public class mongo_query {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//实例化一个mongo客户端
MongoClient mongoClient=new MongoClient("localhost",27017);
//实例化一个mongo数据库
MongoDatabase mongoDatabase = mongoClient.getDatabase("student");
//获取数据库中某个集合
MongoCollection<Document> collection = mongoDatabase.getCollection("student");
//进行数据查找,查询条件为name=scofield, 对获取的结果集只显示score这个域
MongoCursor<Document> cursor=collection.find( new Document("name","scofield")).
projection(new Document("score",1).append("_id", 0)).iterator();
while(cursor.hasNext())
System.out.println(cursor.next().toJson());
}
}
四、心得体会
HB ase 定义
HBase 是一种分布式、可扩展、支持海量数据存储的 NoSQL 数据库。
HBase 数据模型
逻辑上，HBase 的数据模型同关系型数据库很类似，数据存储在一张表中，有行有列。
但从 HBase 的底层物理存储结构（K-V）来看，HBase 更像是一个 multi-dimensional map。
Original: https://blog.csdn.net/m0_52435951/article/details/124896446
Author: 虚神公子
Title: 大数据技术原理与应用实验3——NoSQL和关系数据库的操作比较
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