在 MongoDB 中處理日期和時間

簡介

日期和時間資料通常由資料庫系統管理，它極其重要，但處理起來往往比最初看起來更棘手。資料庫必須能夠以清晰、明確的格式儲存日期和時間資料，將這些資料轉換為使用者友好的格式以便與客戶端應用程式互動，並執行基於時間的操作，同時考慮到不同的時區和夏令時變化等複雜性。

在本指南中，我們將討論 MongoDB 提供的一些工具，以有效處理日期和時間資料。我們將探索相關資料型別，檢視運算子和方法，並介紹如何最好地使用這些工具來保持日期和時間資料的良好秩序。

MongoDB 的 Date 和 Timestamp 型別

MongoDB 中的 DATE 型別可以儲存日期和時間值作為一個組合單元。

這裡，左欄代表資料型別的 BSON (二進位制 JSON) 名稱，第二列代表與該型別關聯的 ID 號。最後一列“別名”代表 MongoDB 用來表示該型別的字串。

        Type         | Number |     Alias    |
  ------------------ | ------ | ------------ |
        Date         |    9   |     "date"   |

BSON Date 型別是一個*帶符號的* 64 位整數，表示自 Unix 紀元（1970 年 1 月 1 日）以來的毫秒數。正數表示自紀元以來的時間，而負數表示從紀元倒退的時間。

將日期和時間資料儲存為大整數的好處是：

• 允許 MongoDB 儲存毫秒精度的日期
• 提供了日期和時間顯示方式的靈活性

因為日期型別不儲存諸如時區等額外資訊，所以如果相關，這些上下文必須單獨儲存。MongoDB 內部將使用 UTC 儲存日期和時間資訊，但可以在檢索時根據需要輕鬆轉換為其他時區。

MongoDB 還提供了一個主要用於內部的 Timestamp 型別

        Type         | Number |     Alias    |
  ------------------ | ------ | ------------ |
      Timestamp      |   17   |  "timestamp" |

由於這主要是為了幫助協調複製和分片等內部程序而實現的，您可能不應該在自己的應用程式邏輯中使用它。日期型別通常可以滿足您可能對時間提出的任何要求。

如何建立新日期

您可以透過兩種不同的方式建立一個新的 Date 物件

• new Date(): 返回一個日期和時間作為 Date 物件。
• ISODate(): 返回一個日期和時間作為 Date 物件。

無論是 new Date() 還是 ISODate() 方法都生成一個被 ISODate() 輔助函式包裝的 Date 物件。

此外，不帶 new 建構函式地呼叫 Date() 函式會返回一個日期和時間字串，而不是一個 Date 物件。

• Date(): 返回一個日期和時間作為字串。

重要的是要記住這兩種型別之間的區別，因為它會影響可用的操作、資訊的儲存方式以及它給您的靈活性。一般來說，幾乎總是最好使用 Date 型別儲存日期資訊，然後根據需要格式化輸出。

讓我們看看這在 MongoDB shell 會話中是如何工作的。

首先，我們可以切換到一個新的臨時資料庫並建立三個文件，每個文件都有一個 date 欄位。我們為每個物件填充 date 欄位使用不同的方法

use temp_db

db.dates.insertMany([
    {
        name: "Created with `Date()`",
        date: Date(),
    },
    {
        name: "Created with `new Date()`",
        date: new Date(),
    },
    {
        name: "Created with `ISODate()`",
        date: ISODate(),
    },
])

{
    "acknowledged" : true,
    "insertedIds" : [
        ObjectId("62726af5a3dc7398b97e6e93"),
        ObjectId("62726af5a3dc7398b97e6e94"),
        ObjectId("62726af5a3dc7398b97e6e95")
    ]
}

預設情況下，這些機制都會儲存當前的日期和時間。您可以透過新增一個 ISO 8601 格式的日期字串作為引數來儲存不同的日期和時間。

db.dates.insertMany([
  {
    name: 'Future date',
    date: ISODate('2040-10-28T23:58:18Z'),
  },
  {
    name: 'Past date',
    date: new Date('1852-01-15T11:25'),
  },
])

這將建立一個在適當日期和時間的 Date 物件。

需要注意的是，上面第一個新文件中包含了末尾的 Z。這表示日期和時間是以 UTC 提供的。在沒有 Z 的情況下指定日期將導致 MongoDB 根據當前的本地時間解釋輸入（儘管它將始終在內部將其轉換為 UTC 日期並存儲）。

驗證日期物件的型別

接下來，我們可以顯示生成的文件，看看 MongoDB 如何儲存日期資料

db.dates.find().pretty()

{
    "_id" : ObjectId("62726af5a3dc7398b97e6e93"),
    "name" : "Created with `Date()`",
    "date" : "Wed May 04 2022 12:00:53 GMT+0000 (UTC)"
}
{
    "_id" : ObjectId("62726af5a3dc7398b97e6e94"),
    "name" : "Created with `new Date()`",
    "date" : ISODate("2022-05-04T12:00:53.307Z")
}
{
    "_id" : ObjectId("62726af5a3dc7398b97e6e95"),
    "name" : "Created with `ISODate()`",
    "date" : ISODate("2022-05-04T12:00:53.307Z")
}
{
    "_id" : ObjectId("62728b57a3dc7398b97e6e96"),
    "name" : "Future date",
    "date" : ISODate("2040-10-28T23:58:18Z")
}
{
    "_id" : ObjectId("62728c5ca3dc7398b97e6e97"),
    "name" : "Past date",
    "date" : ISODate("1852-01-15T11:25:00Z")
}

正如所料，用 ISODate() 和 new Date() 填充的 date 欄位包含 Date 物件（包裹在 ISODate 助手函式中）。相反，透過裸 Date() 函式呼叫填充的欄位儲存為字串。

您可以透過對集合呼叫 map 函式來驗證哪些 date 欄位包含實際的 Date 物件。該 map 函式檢查每個 date 欄位，看它儲存的物件是否是 Date 型別的一個例項，並將結果顯示在一個名為 is_a_Date_object 的新欄位中。此外，我們將使用 valueOf() 方法來顯示每個 date 欄位實際上是如何由 MongoDB 儲存的

db.dates.find().map(function (date_doc) {
  date_doc['is_a_Date_object'] = date_doc.date instanceof Date
  date_doc['date_storage_value'] = date_doc.date.valueOf()
  return date_doc
})

;[
  {
    _id: ObjectId('62726af5a3dc7398b97e6e93'),
    name: 'Created with `Date()`',
    date: 'Wed May 04 2022 12:00:53 GMT+0000 (UTC)',
    is_a_Date_object: false,
    date_storage_value: 'Wed May 04 2022 12:00:53 GMT+0000 (UTC)',
  },
  {
    _id: ObjectId('62726af5a3dc7398b97e6e94'),
    name: 'Created with `new Date()`',
    date: ISODate('2022-05-04T12:00:53.307Z'),
    is_a_Date_object: true,
    date_storage_value: 1651665653307,
  },
  {
    _id: ObjectId('62726af5a3dc7398b97e6e95'),
    name: 'Created with `ISODate()`',
    date: ISODate('2022-05-04T12:00:53.307Z'),
    is_a_Date_object: true,
    date_storage_value: 1651665653307,
  },
  {
    _id: ObjectId('62728b57a3dc7398b97e6e96'),
    name: 'Future date',
    date: ISODate('2040-10-28T23:58:18Z'),
    is_a_Date_object: true,
    date_storage_value: 2235081498000,
  },
  {
    _id: ObjectId('62728c5ca3dc7398b97e6e97'),
    name: 'Past date',
    date: ISODate('1852-01-15T11:25:00Z'),
    is_a_Date_object: true,
    date_storage_value: -3722502900000,
  },
]

這證實了顯示為 ISODATE(...) 的欄位是 Date 型別的例項，而使用裸 Date() 函式建立的 date 則不是。

此外，上述輸出顯示，用 Date 型別儲存的物件記錄為有符號整數。正如所料，與 1852 年日期相關的日期物件是負數，因為它從 1970 年 1 月開始倒數。

查詢日期物件

如果您的集合中有混合表示的日期，您可以使用 $type 運算子查詢具有匹配型別的欄位。

例如，要查詢所有 date 欄位是 Date 物件的文件，您可以輸入

db.dates
  .find({
    date: { $type: 'date' },
  })
  .pretty()

{
    "_id" : ObjectId("62726af5a3dc7398b97e6e94"),
    "name" : "Created with `new Date()`",
    "date" : ISODate("2022-05-04T12:00:53.307Z")
}
{
    "_id" : ObjectId("62726af5a3dc7398b97e6e95"),
    "name" : "Created with `ISODate()`",
    "date" : ISODate("2022-05-04T12:00:53.307Z")
}
{
    "_id" : ObjectId("62728b57a3dc7398b97e6e96"),
    "name" : "Future date",
    "date" : ISODate("2040-10-28T23:58:18Z")
}
{
    "_id" : ObjectId("62728c5ca3dc7398b97e6e97"),
    "name" : "Past date",
    "date" : ISODate("1852-01-15T11:25:00Z")
}

若要查詢 date 欄位儲存為字串的例項，請鍵入

db.dates
  .find({
    date: { $type: 'string' },
  })
  .pretty()

{
    "_id" : ObjectId("62726af5a3dc7398b97e6e93"),
    "name" : "Created with `Date()`",
    "date" : "Wed May 04 2022 12:00:53 GMT+0000 (UTC)"
}

Date 型別允許您執行理解時間單位之間關係的查詢。

例如，您可以像處理其他型別一樣，按序比較 Date 物件。要檢查將來的日期，您可以輸入

db.dates
  .find({
    date: {
      $gt: new Date(),
    },
  })
  .pretty()

{
    "_id" : ObjectId("62728b57a3dc7398b97e6e96"),
    "name" : "Future date",
    "date" : ISODate("2040-10-28T23:58:18Z")
}

如何使用 Date 型別方法

您可以使用各種內建方法和運算子對 Date 物件進行操作。例如，您可以從日期中提取不同的日期和時間元件，並以多種不同格式列印。

演示可能是展示此功能的最快方式。

首先，讓我們從一個包含日期物件的文件中選擇日期

date_obj = db.dates.findOne({ name: 'Future date' }).date

現在，我們可以選擇 date 欄位，並透過呼叫物件的各種方法從中提取不同的元件

date_obj.getUTCFullYear()
date_obj.getUTCMonth()
date_obj.getUTCDate()
date_obj.getUTCHours()
date_obj.getUTCMinutes()
date_obj.getUTCSeconds()

2040 // year
9 // month
28 // date
23 // hour
58 // minutes
18 // seconds

還有一些伴隨方法可以用來設定時間，透過提供不同的時間和日期元件。例如，您可以透過呼叫 .setUTCFullYear() 方法來更改年份。

date_obj.toString()
date_obj.setUTCFullYear(2028)
date_obj.toString()
date_obj.setUTCFullYear(2040)

Sun Oct 28 2040 23:58:18 GMT+0000 (UTC)
1856390298000  // integer stored for the new date value
Sat Oct 28 2028 23:58:18 GMT+0000 (UTC)
2235081498000  // integer stored for the restored date value

我們還可以將日期轉換為不同的顯示格式。

date_obj.toDateString()
date_obj.toUTCString()
date_obj.toISOString()
date_obj.toLocaleDateString()
date_obj.toLocaleTimeString()
date_obj.toString()
date_obj.toTimeString()

Sun Oct 28 2040                          // .toDateString()
Sun, 28 Oct 2040 23:58:18 GMT            // .toUTCString()
2040-10-28T23:58:18.000Z                 // .toISOString()
10/28/2040                               // .toLocaleDateString()
23:58:18                                 // .toLocaleTimeString()
Sun Oct 28 2040 23:58:18 GMT+0000 (UTC)  // .toString()
23:58:18 GMT+0000 (UTC)                  // .toTimeString()

這些主要都是與 JavaScript 的 Date 型別相關的方法。

如何使用 MongoDB Date 聚合函式

MongoDB 還提供了一些可以操作日期的其他函式。一個有用的例子是 $dateToString() 聚合函式。您可以將 $dateToString() 與一個 Date 物件、一個格式字串說明符和一個時區指示符一起呼叫。MongoDB 將使用格式字串作為模板，根據提供的時區正確偏移輸出，以確定如何輸出給定的 Date 物件。

在這裡，我們將使用任意字串格式化 dates 集合中的日期。我們還將日期轉換為紐約時區。

首先，我們需要刪除任何可能將 date 欄位儲存為字串的無關文件。

db.dates.deleteMany({ date: { $type: 'string' } })

現在我們可以使用 $dateToString 函式執行聚合

db.dates
  .aggregate([
    {
      $project: {
        _id: 0,
        date: '$date',
        my_date: {
          $dateToString: {
            date: '$date',
            format:
              'Day %d of Month %m (Day %j of year %Y) at %H hours, %M minutes, and %S seconds (timezone offset: %z)',
            timezone: 'America/New_York',
          },
        },
      },
    },
  ])
  .pretty()

{
    "date" : ISODate("2022-05-04T12:00:53.307Z"),
    "my_date" : "Day 04 of Month 05 (Day 124 of year 2022) at 08 hours, 00 minutes, and 53 seconds (timezone offset: -0400)"
}
{
    "date" : ISODate("2022-05-04T12:00:53.307Z"),
    "my_date" : "Day 04 of Month 05 (Day 124 of year 2022) at 08 hours, 00 minutes, and 53 seconds (timezone offset: -0400)"
}
{
    "date" : ISODate("2040-10-28T23:58:18Z"),
    "my_date" : "Day 28 of Month 10 (Day 302 of year 2040) at 19 hours, 58 minutes, and 18 seconds (timezone offset: -0400)"
}
{
    "date" : ISODate("1852-01-15T11:25:00Z"),
    "my_date" : "Day 15 of Month 01 (Day 015 of year 1852) at 06 hours, 28 minutes, and 58 seconds (timezone offset: -0456)"
}

$dateToParts() 函式同樣有用。它可以用來將 Date 欄位分解為其組成部分。

例如，我們可以輸入

db.dates.aggregate([
  {
    $project: {
      _id: 0,
      date: {
        $dateToParts: { date: '$date' },
      },
    },
  },
])

{ "date" : { "year" : 2022, "month" : 5, "day" : 4, "hour" : 12, "minute" : 0, "second" : 53, "millisecond" : 307 } }
{ "date" : { "year" : 2022, "month" : 5, "day" : 4, "hour" : 12, "minute" : 0, "second" : 53, "millisecond" : 307 } }
{ "date" : { "year" : 2040, "month" : 10, "day" : 28, "hour" : 23, "minute" : 58, "second" : 18, "millisecond" : 0 } }
{ "date" : { "year" : 1852, "month" : 1, "day" : 15, "hour" : 11, "minute" : 25, "second" : 0, "millisecond" : 0 } }

MongoDB 聚合函式文件中提供了有關可用於操作 Date 物件以進行顯示或比較的其他函式的資訊。

結論

在本指南中，我們介紹了在 MongoDB 中處理日期和時間資料的不同方式。大多數時間資料可能應該儲存在 MongoDB 的 Date 資料型別中，因為這在操作或顯示資料時提供了很大的靈活性。

熟悉日期和時間資料在內部的儲存方式，如何在輸出時將其強制轉換為所需的格式，以及如何比較、修改和將資料分解為有用的塊，可以幫助您解決許多不同的問題。雖然日期資訊可能難以處理，但利用可用的方法和運算子可以幫助減輕一些繁重的工作。