MongoDB位置查询

基本介绍

位置服务(LBS)解决的主要问题是当前位置周围某个范围内的人或场所.
在传统的解决方案,开发人员需要根据复杂的几何运算与大量的SQL语句进行查找,这无疑加大的开发人员的开发难度.
现在我们需要更为方便的解决方案,MongoDB为我们完美解决此类LBS问题.此篇文章也主要使用SpringData,将spring与MongoDB进行整合.

二维地图

MongoDB目前支持二维的地图查询,查询区域包括圆形与矩形,距离单位包括MILES,KILOMETERS,NEUTRAL,下面的示例演示距离单位为NEUTRAL,而实际生产应用中则会用到MILES与KILOMETERS.

MongoDB示例

首先定义一个位置集合,给定a,b,c,d节点.

> db.createCollection("location")

{ "ok" : 1 }

> db.location.save( {_id: "A", position: [0.1, -0.1]} )

> db.location.save( {_id: "B", position: [1.0, 1.0]} )

> db.location.save( {_id: "C", position: [0.5, 0.5]} )

> db.location.save( {_id: "D", position: [-0.5, -0.5]} )

接着指定location索引

1	db.location.ensureIndex( {position: "2d"} )

现在我们可以进行简单的GEO查询

查询point(0,0),半径0.7附近的点

> db.location.find( {position: { $near: [0,0], $maxDistance: 0.7 } } )

{ "_id" : "A", "position" : [ 0.1, -0.1 ] }

查询point(0,0),半径0.75附近的点

> db.location.find( {position: { $near: [0,0], $maxDistance: 0.75 } } )

{ "_id" : "A", "position" : [ 0.1, -0.1 ] }

{ "_id" : "C", "position" : [ 0.5, 0.5 ] }

{ "_id" : "D", "position" : [ -0.5, -0.5 ] }

我们可以看到半径不一样,查询出的点也不一样,因为c点坐标为[0.5,0.5],c至圆点的距离根据勾股定理可得出Math.sqrt(0.25 +0.25) ≈ 0.707,所以最大距离0.7时查找不到你要的点.

查询[0.25, 0.25], [1.0,1.0]区域附近的点

> db.location.find( {position: { $within: { $box: [ [0.25, 0.25], [1.0,1.0] ] } } } )

{ "_id" : "C", "position" : [ 0.5, 0.5 ] }

{ "_id" : "B", "position" : [ 1, 1 ] }

Spring Data示例

spring data为我们封装了mongoDB访问接口与实现,我们可以像使用hibernateTemplate一样使用mongoTemplate.
首先我们需要像hibernate一样定义pojo类

import org.springframework.data.annotation.Id;

import org.springframework.data.mongodb.core.mapping.Document;

@Document(collection = "location")

public class Location {

@Id

private String id;

private double[] position;

/** getter setter hashcode equals toString ... */

}

定义Dao,我们先使用最简单的mongoTemplate来实现

import java.util.List;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

import org.springframework.data.mongodb.core.MongoTemplate;

import org.springframework.data.mongodb.core.geo.Box;

import org.springframework.data.mongodb.core.geo.Point;

import org.springframework.data.mongodb.core.query.Criteria;

import org.springframework.data.mongodb.core.query.Query;

import org.springframework.stereotype.Repository;

@Repository

public class LocationDao {

@Autowired

MongoTemplate mongoTemplate;

public List<Location> findCircleNear(Point point, double maxDistance) {

return mongoTemplate.find(

new Query(Criteria.where("position").near(point).maxDistance(maxDistance)),

Location.class);

}

public List<Location> findBoxNear(Point lowerLeft, Point upperRight) {

return mongoTemplate.find(

new Query(Criteria.where("position").within(new Box(lowerLeft, upperRight))),

Location.class);

}

最后我们写一个test类

import java.util.Collection;

import java.util.List;

import org.junit.Before;

import org.junit.Test;

import org.junit.runner.RunWith;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

import org.springframework.data.mongodb.core.MongoTemplate;

import org.springframework.data.mongodb.core.geo.Point;

import org.springframework.data.mongodb.core.index.GeospatialIndex;

import org.springframework.test.context.ContextConfiguration;

import org.springframework.test.context.junit4.SpringJUnit4ClassRunner;

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)

@ContextConfiguration(locations = { "classpath:/applicationContext.xml",

"classpath:/application-mongo.xml" })

public class MongoDBTest {

@Autowired

LocationDao locationDao;

@Autowired

MongoTemplate template;

@Before

public void setUp() {

// 等同db.location.ensureIndex( {position: "2d"} )

template.indexOps(Location.class).ensureIndex(new GeospatialIndex("position"));

// 初始化数据

template.save(new Location("A", 0.1, -0.1));

template.save(new Location("B", 1, 1));

template.save(new Location("C", 0.5, 0.5));

template.save(new Location("D", -0.5, -0.5));

}

@Test

public void findCircleNearTest() {

List<Location> locations = locationDao.findCircleNear(new Point(0, 0), 0.7);

print(locations);

System.err.println("-----------------------");

locations = locationDao.findCircleNear(new Point(0, 0), 0.75);

print(locations);

}

@Test

public void findBoxNearTest() {

List<Location> locations = locationDao.findBoxNear(new Point(0.2, 0.2), new Point(1, 1));

print(locations);

}

public static void print(Collection<Location> locations) {

for (Location location : locations) {

System.err.println(location);

}

大家可以看到运行结果与我们直接在mongoDB上的一样.

MongoRepository

MongoRepository提供了对MongoTemplate的封装与实现,只需要继承MongoRepository接口,填上对应的bean类与ID类型,无需实现里面的方法即可使用,先看代码.

import org.springframework.data.mongodb.core.geo.Box;

import org.springframework.data.mongodb.core.geo.Distance;

import org.springframework.data.mongodb.core.geo.Point;

import org.springframework.data.mongodb.repository.MongoRepository;

public interface LocationRepository extends MongoRepository<Location, String> {

List<Location> findByPositionNear(Point p, Distance d);

List<Location> findByPositionWithin(Box b);

}

然后在test类中引用此类即可,MongoRepository实现了最基本的增删改查的功能,要想增加额外的查询方法,可以按照以下规则定义接口的方法.
自定义查询方法,格式为findBy+字段名+方法名,方法传进的参数即字段的值,此外还支持分页查询,通过传进一个Pageable对象会返回Page集合.
原理相信大家也很清楚,即aop,细节就不说拉.

小提示

near与within方法区别,near方法查询后会对结果集对distance进行排序且有大小限制,而within是无序的也无大小限制.

如果大家有新发现,也可回帖,我会及时补充.

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