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BSON对JSON做了哪些改进?

在《MongoDB的文档数据模型》一节中介绍过,MongoDB 存储的数据格式与 JSON 十分类似,MongoDB 所采用的数据格式被称为 BSON,是一种基于 JSON 的二进制序列化格式,用于 MongoDB 存储文档并进行远程过程调用。

JSON 是一种网络常用的数据格式,具有自描述性。JSON 的数据表示方式易于解析,但支持的数据类型有限。BSON 目前主要用于 MongoDB 中,选择 JSON 进行改造的原因主要是 JSON 的通用性及 JSON 的 schemaless 的特性。

BSON 改进的主要特性有下面三点。

更快的遍历速度

BSON 对 JSON 的一个主要的改进是,在 BSON 元素的头部有一个区域用来存储元素的长度, 当遍历时,如果想跳过某个文档进行读取,就可以先读取存储在 BSON 元素头部的元素的长度, 直接 seek 到指定的点上就完成了文档的跳过。

在 JSON 中,要跳过一个文档进行数据读取,需要在对此文档进行扫描的同时匹配数据结构才可以完成跳过操作。

操作更简易

如果要修改 JSON 中的一个值,如将 9 修改为 10,这实际是将一个字符变成了两个,会导致其后面的所有内容都向后移一位。

在 BSON 中,可以指定这个列为整型,那么,当将 9 修正为 10 时,只是在整型范围内将数字进行修改,数据总长不会变化。

需要注意的是:如果数字从整型增大到长整型,还是会导致数据总长增加。

支持更多的数据类型

BSON 在 JSON 的基础上增加了很多额外的类型,BSON 增加了“byte array”数据类型。这使得二进制的存储不再需要先进行 base64 转换再存为 JSON,减少了计算开销。

BSON 支持的数据类型如表所示。

BSON 支持的数据类型
类型 描述示例
NULL 表示空值或者不存在的字段,{"x" : null}
Boolean 布尔型有 true 和 false,{"x" : true}
Number 数值:客户端默认使用 64 位浮点型数值。{"x" : 3.14} 或 {"x" : 3}。对于整型值,包括 NumberInt(4 字节符号整数)或 NumberLong(8 字节符号整数),用户可以指定数值类型,{"x" : NumberInt("3")}
String 字符串:BSON 字符串是 UTF-8,{"x" : "中文"}
Regular Expression 正则表达式:语法与 JavaScript 的正则表达式相同,{"x" : /[cba]/}
Array 数组:使用“[]”表示,{"x" : ["a", "b", "c"]}
Object 内嵌文档:文档的值是嵌套文档,{"a" : {"b" : 3}}
ObjectId 对象 id:对象 id 是一个 12 字节的字符串,是文档的唯一标识,{"x" : objectId()}
BinaryData 二进制数据:二进制数据是一个任意字节的字符串。它不能直接在 Shell 中使用。如果要将非 UTF-8 字符保存到数据库中,二进制数据是唯一的方式
JavaScript 代码:查询和文档中可以包括任何 JavaScript 代码,{"x" : function(){/*...*/}}
Data 日期:{"x" : new Date()}
Timestamp 时间戳:var a = new Timestamp()

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