[ mongoDB ] - 文档型数据库设计模式-如何存储树形数据

柔情只为你懂 2022-08-09 17:53 218阅读 0赞

在数据库中存储[树形][Link 1]结构的数据，这是一个非常普遍的需求，典型的比如论坛系统的版块关系。在传统的关系型数据库中，就已经产生了各种解决方案。

此文以存储树形结构数据为需求，分别描述了利用关系型数据库和[文档型][Link 2]数据库作为存储的几种设计模式。

## A.关系型数据库设计模式1 ##

上图表示了传统的设计方法之一，就是将树形结构的每一个结点作为关系型数据库中的一行进行存储，每一个结点保存一个其父结点的指针。

*  **优点**：结构简单易懂，插入修改操作都很简单
 *  **缺点**：如果要获取某个结点的所有子结点，将是一件很恶心的事

## B.关系型数据库设计模式2 ##

<table style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; word-break:break-word"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> <strong>id</strong></td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> <strong>name</strong></td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> <strong>parent_id</strong></td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> <strong>left</strong></td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> <strong>right</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 1</td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> A</td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> NULL</td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 1</td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 8</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 2</td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> B</td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 1</td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 2</td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 5</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 3</td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> C</td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 1</td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 6</td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 7</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 4</td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> D</td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 2</td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 3</td> 
   <td style="font-family:Verdana,Geneva,Arial,Helvetica,sans-serif; border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 4</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

上图在模式1的基础上多了两列，left和right，相当于btree中的左右分支，分别存储了左右分支结点的最大值和最小值。

*  **优点**：要查找一个结点的子结点很容易，只需要做一个范围查询就行了（比如B节点的子结点，只需要查询 id >=2 && id<=5）
 *  **缺点**：由于树结构存在在这里面了，所以添加或修改已存在结点将可能产生连锁反应，操作过于复杂

## C.文档型数据库设计模式1 ##

{
      "name": "A",
      "children": [
        {"name": "B", "children": [{"name": "D"}]},
        {"name": "C"}
      ]
    }

将整个树结构存成一个文档，文档结构既树型结构，简明易懂。

*  **优点**：简明易懂
 *  **缺点**：文档会越来越大，对所有结点的修改都集中到这一个文档中，并发操作受限

## D.文档型数据库设计模式2 ##

{"_id": "A", "children": ["B", "C"]}
    {"_id": "B", "children": ["D"]}
    {"_id": "C"}
    {"_id": "D"}

将每个结点的所有子结点存起来

*  **优点**：结构简单，查找子结点方便
 *  **缺点**：查找父结点会比较麻烦

## E.文档型数据库设计模式3 ##

{
      "leaf": "A",
      "children": [
        {"leaf": "B", "children": [{"leaf": "D"}] },
        {"leaf": "C"}
      ]
    }
    {"_id": "A", ...}
    {"_id": "B", ...}
    {"_id": "C", ...}
    {"_id": "D", ...}

充分利用文档型存储schema-less的优点，先利用上面C方案存存储一个大的树形文档，再将每一个结点的其他信息单独存储。

*  **优点**：操作方便，结构上的操作可以直接操作大的树形文档，数据上的操作也只需要操作单条数据
 *  **缺点**：对所有结点的修改都集中到这一个文档中，并发操作受限

英文原文链接：[Modeling a Tree in a Document Database][]

[Link 1]: http://blog.nosqlfan.com/tags/%e6%a0%91%e5%bd%a2
[Link 2]: http://blog.nosqlfan.com/tags/%e6%96%87%e6%a1%a3%e5%9e%8b
[Modeling a Tree in a Document Database]: http://seancribbs.com/tech/2009/09/28/modeling-a-tree-in-a-document-database/