谨慎 mongodb 关于数字操作可能导致类型及精度变化

  • 2019 年 10 月 3 日
  • 笔记

1.问题描述

最近有一个需求，更新Mongo数据库中 原料 集合的某字段价格，更新后，程序报错了，说长度过长了，需要Truncation。

主要错误信息如下：

FormatException: An error occurred while deserializing the XXXXXXXPrice property of class XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX: Truncation resulted in data loss.

 

调试发现，价格这个数据来自于SQL Server数据库，是decimal(18,4)，数据落到Mongodb中也是Decimal类型。DBA通过Mongodb客户端工具更新后，更新的文档中的价格字段由Decimal类型变成了Double类型。

此时问题就出现了：

（1）：Double类型为15位，原来小数点后面是四位小数，现在不一定了。

（2）：精确度变化，导致部分数据失真。

问题出现，我们有必要认认真真学习总结下MongoDB中的数字类型以及其余mongo shell等常见客户端工具。

在MongoDB中，关于数值的类型有：

Type Alias Notes
Double “double”  
32-bit integer “int”  
64-bit integer “long”  
Decimal128 “decimal” New in version 3.4

2. 数字默认为double 类型

mongo shell 客户端默认将数字看成浮点数。

例如，

db.testnumber.find({t1:12345})

查看新插入的数据，

可以看到，数字变成了Double 类型。

上面的数据插入是在mongo shell 中 验证的，其实在 nosqlbooster 工具 中，默认也是将数字当成double类型。

3 NumberLong 类型

如果想保留为int类型（64-bit integer），需要显式地通过封装函数NumberLong()，其接受的参数应为string类型。

例如，插入一笔数据

db.testnumber.insertOne( { _id: 10, calc: NumberLong("2090845886852") } )

 查看插入的数据

mongo shell 客户端查询，显式如下：

我们再来验证下通过mongo shell 工具如何对这一类型进行更新的：

db.collection.updateOne( { _id: 10 },                        { $set:  { calc: NumberLong("25555550") } } )

显式指定 封装函数NumberLong()。

查看更新后的数据，

我们再来验证下 long  类型上的 $inc 操作（$inc操作符将一个字段的值增加或者减少指定的数值）

 

db.testnumber.updateOne( { _id: 10 },  ...                       { $inc: { calc: NumberLong(5) } } )

更新后，查询

上面的例子中，显式地指定了Int64 类型（通过NumberLong（）函数），执行前后都是Int64。如果不指定呢？不指定就是默认的Double类型。

继续测试，在原来的基础上再加5.

db.testnumber.updateOne( { _id: 10 },  ...                       { $inc: { calc: 5 } } )

查看显示，

数值的类型由Int64 变成了 Double 类型。

4.32-bit integer （int） 类型

和64-bit integer（long）差不多，不同的是，其转换函数由NumberLong（）变成了 NumberInt() ，其接受的参数，也当成string类型来处理。

例如：

db.testnumber.insert({ts:NumberInt("246")})

查看插入的数据：

 

 

数据类型为Int32.

5.NumberDecimal

Decimal 这个数据类型是在Mongo 3.4 才开始引入的。新增Decimal数值类型主要是为了记录、处理货币数据 ，例如 财经数据、税率数据等。有时候，一些科学计算也采用Decimal类型。

因为mongo shell默认将数字当成double类型，所以也是需要显式的转换函数NumberDecimal()，其接受参数是string值。

例如：

db.testnumber.insert({ts:NumberDecimal("1000.55")})

查询显示：

我们前面，强调说，参数接受类型是string，如何是数字（默认是double类型）也可以，但是有精度丢失的风险，会把数字变成15位（小数点不计算在内）。

例如

 db.testnumber.insert({ts:NumberDecimal(1000.88)})

查看

{ "_id" : ObjectId("5d5a38fa3e8964310aa46f83"), "ts" : NumberDecimal("1000.88000000000") }

再插入一笔

db.testnumber.insert({ts:NumberDecimal(1000000000.88)})

查询这一笔数据

{ "_id" : ObjectId("5d5a39103e8964310aa46f84"), "ts" : NumberDecimal("1000000000.88000") }

再插入一笔

db.testnumber.insert({ts:NumberDecimal(10000000000000.88)})

查询变成了

{ "_id" : ObjectId("5d5a3e343e8964310aa46f86"), "ts" : NumberDecimal("10000000000000.9") }

再如

 

需要注意的是：如果将数字类型数据作为参数传递给NumberDecimal()，只能出现在mongo shell工具中，在其他工具中可能报错。

例如在工具 nosqlbooster 中就报错。

{      "message" : "NumberDecimal param must be string.",      "stack" : "script:1:29"  }

 测试案例如下：

6.mongo shell 操作Decima类型

如果在mongo shell 操作Decimal，需特别小心，其数据类型和精度有可能变化。

Case 1 

Decimal 类型 +   Decimal 类型

Case 2

Decimal 类型 + long 类型

Case 3

Decimal 类型+ Int 类型

Case 4

Decimal 类型 + 数值 类型，即加数是默认的Double类型

Case 5

如果将两个Decimal字段相减，会是什么样子呢？我们先在mongo shell 段进行测试。

测试数据：

{ "_id" : ObjectId("5d5a50ebbd9dcf1c9b374e11"), "ts1" : NumberDecimal("32222.21111"), "ts2" : NumberDecimal("11222.21111"), "tst" : NumberDecimal("2211.11111") }  { "_id" : ObjectId("5d5a50f5bd9dcf1c9b374e12"), "ts1" : NumberDecimal("22222.21111"), "ts2" : NumberDecimal("22222.21111"), "tst" : NumberDecimal("11111.11111") }

相减操作，将tst字段设置为ts1 和 ts2的差值。

 db.testnumber.find({}).forEach(function(item){   item.tst = item.ts1  - item.ts2 ;db.testnumber.save(item) })

查询相减后的结果:

{ "_id" : ObjectId("5d5a50ebbd9dcf1c9b374e11"), "ts1" : NumberDecimal("32222.21111"), "ts2" : NumberDecimal("11222.21111"), "tst" : NaN }  { "_id" : ObjectId("5d5a50f5bd9dcf1c9b374e12"), "ts1" : NumberDecimal("22222.21111"), "ts2" : NumberDecimal("22222.21111"), "tst" : NaN }

此时出现了NAN类型。

NaN （not a number）属性代表一个“不是数字”的值。这个特殊的值是因为运算不能执行而导致的，不能执行的原因要么是因为其中的运算对象之一非数字（例如， "abc" / 4），要么是因为运算的结果非数字（例如，除数为零）。

虽然 NaN 意味着“不是数字”，但是它的类型是 Number

Case 6

相加（+）操作，在mongo shell 中验证：

db.testnumber.find({}).forEach(function(item){   item.tst = item.ts1  + item.ts2 ;db.testnumber.save(item) })

此时类似string拼凑。

Case 7 

相减操作如果发生在其他客户端工具，例如 nosqlbooster 工具，效果怎么样呢？

执行相减命令

 db.testnumber.find({}).forEach(function(item){   item.tst = item.ts1  - item.ts2 ;db.testnumber.save(item) })

结果截图

可知：在客户端工具 nosqlbooster 中，两个Decimal类型数据的差值是Double类型。

Case 8 

在工具nosqlbooster 上执行相加的命令

db.testnumber.find({}).forEach(function(item){   item.tst = item.ts1  + item.ts2 ;db.testnumber.save(item) })

查询结果

在客户端工具 nosqlbooster 中，两个Decimal类型数据的 和 也是Double类型。

Case 7、Case 8表明 在 客户端工具 nosqlbooster 中 ，加减两个decimal类型数据，其结果变成了Double类型。这不是我们想要的结果，极端情况，数字精确度还会变化。

Case 9

最后，我们看一个数据失真的Case

准备测试数据

db.testnumber.insert({    ts1 : NumberDecimal("1747.872"),ts2 : NumberDecimal("51.408"),tst : NumberDecimal("123"))})

执行更新（在nosqlbooster 执行的）

    db.testnumber.find({}).forEach(function(item){   item.tst = item.ts1  - item.ts2 ;db.testnumber.save(item) })

更新后的数据

{ "_id" : ObjectId("5d5b922744b6e6393c6c7693"), "ts1" : NumberDecimal("1747.872"), "ts2" : NumberDecimal("51.408"), "tst" : 1696.4640000000002 }

tst 字段，变成了Double类型，且计算后的结果是不准确的。

7.保持Decimal 字段类型及精度的尝试

那么有没有其他写法，可以保证更新前后数据类型不变并且不会失真呢？

7.1先寻找保持数据类型不变的方法

如果是 nosqlbooster 工具，将要更新的字段保留为NumberDecimal，其操作命令如下：

 db.testnumber.find({}).forEach(function(item){   db.testnumber.update({"_id":item._id},{$set:{"tst":NumberDecimal(String(item.ts1 - item.ts2))}})})

查看更新的结果

但是这个命令是不可以在 mongo shell 段执行的，测试如下：

在mongo shell执行如下命令：

db.testnumber.find({}).forEach(function(item){   db.testnumber.update({"_id":item._id},{$set:{"tst":NumberDecimal(String(item.ts1 - item.ts2))}})})

更新结果如下：

上面的数据类型虽然是Decimal，但是数字是NAN。所以不能更新执行。

 7.2 数据不失真问题

还是使用上面第6 部分的Case 数据。

测试前的数据

db.testnumber.insert({    ts1 : NumberDecimal("1747.872"),ts2 : NumberDecimal("51.408"),tst : NumberDecimal("123"))})

执行更新（在nosqlbooster 执行的）

 db.testnumber.find({}).forEach(function(item){   db.testnumber.update({"_id":item._id},{$set:{"tst":NumberDecimal(String(item.ts1 - item.ts2))}})})

更新后的数据

{ "_id" : ObjectId("5d5b922744b6e6393c6c7693"), "ts1" : NumberDecimal("1747.872"), "ts2" : NumberDecimal("51.408"), "tst" : NumberDecimal("1696.4640000000002") }

tst 字段，已经变成了Decimal类型，但计算后的结果是不准确的。

我们在开篇讲过，原来的数据都是保存了Decimal（18,4）的格式，所以，如果在mongo 命令上添加四舍五入的函数 toFixed(n) , n为要保留的小数位数。

 db.testnumber.find({}).forEach(function(item){   db.testnumber.update({"_id":item._id},{$set:{"tst":NumberDecimal(String((item.ts1 - item.ts2).toFixed(4)))}})})

查询结果

{ "_id" : ObjectId("5d5b922744b6e6393c6c7693"), "ts1" : NumberDecimal("1747.872"), "ts2" : NumberDecimal("51.408"), "tst" : NumberDecimal("1696.4640") }

这个结果才是我们真正想要的结果。

8.不同数字类型下的比较 查询 

测试案例所需数据

db.testnumno.insert({ "_id" : 1, "val" : NumberDecimal( "9.99" ), "description" : "Decimal" })  db.testnumno.insert({ "_id" : 2, "val" : 9.99, "description" : "Double" })  db.testnumno.insert({ "_id" : 3, "val" : 10, "description" : "Double" })  db.testnumno.insert({ "_id" : 4, "val" : NumberLong(10), "description" : "Long" })  db.testnumno.insert({ "_id" : 5, "val" : NumberDecimal( "10.0" ), "description" : "Decimal" })

Case 1 

执行查询

db.testnumno.find({ "val": 9.99 })

返回结果

{ "_id" : 2, "val" : 9.99, "description" : "Double" }

直接输入数字，默认是Double类型，在算法表示上 double 类型的9.99 和 Decimal 类型的9.99 是不相等的。查询结果只有一条数据。

Case 2

执行查询

db.testnumno.find({ "val": NumberDecimal( "9.99" ) })

返回结果

{ "_id" : 1, "val" : NumberDecimal("9.99"), "description" : "Decimal" }

返回一条结果的原因和Case 1 相同。

Case 3 

执行查询

db.testnumno.find({  val: 10 })

返回结果

{ "_id" : 3, "val" : 10, "description" : "Double" }  { "_id" : 4, "val" : NumberLong(10), "description" : "Long" }  { "_id" : 5, "val" : NumberDecimal("10.0"), "description" : "Decimal" }

Case 4

执行查询

db.testnumno.find({ val: NumberDecimal( "10" ) })

返回结果

{ "_id" : 3, "val" : 10, "description" : "Double" }  { "_id" : 4, "val" : NumberLong(10), "description" : "Long" }  { "_id" : 5, "val" : NumberDecimal("10.0"), "description" : "Decimal" }

Case 5

执行查询

db.testnumno.find({ val: NumberDecimal( "10.0" ) })

返回结果

{ "_id" : 3, "val" : 10, "description" : "Double" }  { "_id" : 4, "val" : NumberLong(10), "description" : "Long" }  { "_id" : 5, "val" : NumberDecimal("10.0"), "description" : "Decimal" }

 

Case 3、Case 4 、Case 5 表明，在表达整数时，doubel 、Decimal 、Long 三者在算法表达上相等。

以上 5 个Case 在Mongo shell、nosqlbooster 演示结果一样。

 

 

 参考文献：

https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.double?redirectedfrom=MSDN&view=netframework-4.8

https://docs.mongodb.com/manual/core/shell-types/

https://docs.mongodb.com/manual/reference/operator/query/type/index.html

https://www.jianshu.com/p/6b51adc05203

https://stackoverflow.com/questions/5314238/how-do-i-set-the-serialization-options-for-the-geo-values-using-the-official-10g

 https://www.213.name/archives/1147

 

 

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