Module 1Exploiter les fonctionnalités des bases de données NoSQL MongoDB
Chapitre 3 sur 7
La syntaxe JSON, la dénormalisation, l'enchâssement et la liaison des documents, les espaces de noms et les types de données BSON.
Objectifs
Avec ce chapitre, tu sauras…
Leçon 1
Définition
.json.Syntaxe de base : l'objet JSON
Un objet JSON repose sur deux éléments : les clés et les valeurs.
| Élément | Règle |
|---|---|
| Clé | une chaîne de caractères, entourée de guillemets "…" |
| Valeur | un type JSON valide : tableau, objet, chaîne, booléen, nombre ou null |
{ et se termine par }.: pour la séparer de la valeur.{ "prenom": "Amina", "age": 19, "admis": true }Les types de valeurs JSON
JSON accepte trois sortes de valeurs :
true / false), chaîne de caractères, null."clé": valeur entre accolades, séparées par des virgules."stagiaire" : { "prenom": "Amina", "filiere": "Dev Digital ", "niveau": "1A" }[ ], séparées par des virgules."stagiaires" : [
{ "prenom": "Amina", "filiere": "Dev Digital ", "niveau": "1A" },
{ "prenom": "Kamal", "filiere": "Infra Digitale ", "niveau": "1A" },
{ "prenom": "Sanaa", "filiere": "Infra Digitale ", "niveau": "1A" }
]Les règles syntaxiques
Tout fichier JSON bien formé doit respecter ces règles :
{ … }), soit un tableau ([ … ]). Ils peuvent être vides : [] et {} sont des JSON valides ;Exemple de tableau JSON
[
{ "_id": 12,
"prenom": "Kamal",
"type": "Stagiaire",
"filiere": "Dev Digital",
"groupe": "DD203",
"niveau": "2A",
"option": "Mobile" },
{ "_id": 17,
"prenom": "Amina",
"filiere": "Infra Digitale ",
"niveau": "1A" }
]| Domaine | Usage |
|---|---|
| Chargements asynchrones | avec l'essor de l'AJAX (et de fetch), JSON s'est montré mieux adapté que XML |
| API | Twitter (X), Facebook, LinkedIn… échangent des données en JSON ; JSON domine les API, au détriment de XML, qui était le pionnier |
| Bases de données | très utilisé par les bases NoSQL (MongoDB, CouchDB, Riak…) ; on peut aussi interroger un SGBDR et obtenir la réponse en JSON (JSON_OBJECT en MySQL) |
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FRTutoriel JSON (avec JavaScript)
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Leçon 2
| Base de données relationnelle | MongoDB (base orientée documents) |
|---|---|
| Base de données | Base de données |
| Table | Collection |
| Enregistrement (ligne) | Document |
Leçon 3
| Question | Si oui |
|---|---|
| Lit-on presque toujours les deux ensemble ? | imbriquer |
| La partie liée est-elle petite et stable (adresse, filière) ? | imbriquer |
| La partie liée change-t-elle souvent, ou est-elle partagée par beaucoup de documents ? | lier |
| Est-ce une relation plusieurs-plusieurs, ou une liste qui grossit sans limite (les commandes d'un client) ? | lier |
Leçon 4
| Type BSON | Rôle | Exemple |
|---|---|---|
| String | chaîne de caractères, en UTF-8 | {"_id":"1234", "prenom":"Amina"} |
| Integer | entier signé, sur 32 bits ou 64 bits | {"_id":"1234", "prenom":"Amina", "age": 19} |
| Double | nombre à virgule | {"_id":"1234", "prenom":"Amina", "moyBaccalaureat": 14.25} |
1Quel JSON est valide ?
2Dans MongoDB, les documents sont stockés en…
3Dénormaliser, c'est…
4Imbriquer un document B dans A s'appelle…
5La taille maximale d'un document MongoDB est…
6Pour une relation plusieurs-plusieurs (commandes et produits), on préfère…
7L'espace de noms de la collection Stagiaires de la base myDB est…
8Pour enregistrer une vraie date, on écrit…
9Si on n'indique pas de _id, MongoDB…
L'essentiel du chapitre
{ "clé": valeur, … } ou un tableau [ … ] ; clés entre guillemets, paires séparées par des virgules, pas de virgule finale ; valeurs : chaîne, nombre, booléen, null, objet, tableau.$lookup) ; pour les données qui grossissent et les relations plusieurs-plusieurs.base.collection. BSON ajoute des types : Integer, Double, Date (new Date()), ObjectId (créé automatiquement pour _id), données binaires.| Schéma de données flexible |
| Les enregistrements d'une table ont le même ensemble de champs | Les documents d'une collection n'ont pas besoin d'avoir les mêmes champs |
| Le type d'un champ est le même pour tous les enregistrements | Le type d'un champ peut changer d'un document à l'autre |
| Les requêtes doivent respecter un modèle logique fixe | L'utilisation des données (les requêtes) détermine le schéma |
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| Boolean | vrai ou faux | {… "moyBaccalaureat": 14.25, "admis": true} |
| Date | date et heure | voir ci-dessous |
| Null | valeur nulle | {"_id":"1234", "prenom":"Amina", "telephone": null} |
| Données binaires | données binaires (image, fichier…) | voir ci-dessous |
| Array | tableau de valeurs | "skills": ["python", "javascript", "php"] |
| ObjectId | identifiant unique créé par MongoDB | ObjectId("62dd128a1a19f3d7ecc6624f") |
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L'exemple du résumé entoure le tableau d'accolades { [ … ] }, écrit la clé _id sans guillemets et laisse une virgule après "niveau":"1A". Ce n'est pas du JSON valide : la racine est soit un objet, soit un tableau ; dans un objet, chaque valeur a une clé ; les clés sont entre guillemets ; pas de virgule finale. La version ci-dessus est corrigée. (Le shell MongoDB accepte les clés sans guillemets, car il lit du JavaScript, pas du JSON strict.)
Tableau: Les usages de JSON
Ce que tu vas voir (4 min) : le chapitre « Règles d'écriture ». Le formateur présente les règles d'écriture du JSON : les accolades, les paires clé / valeur, les guillemets, les virgules, les tableaux et les types de valeurs.
Normalisation et dénormalisation
Question : comment concevoir alors un schéma adapté, pour bien interroger les données ? Réponse : la dénormalisation.
Dénormaliser, c'est regrouper plusieurs tables liées par des références en une seule structure, en supprimant les jointures. On duplique tout ou partie des données d'une structure dans une autre : la dénormalisation accepte la redondance.
Son objectif : améliorer les performances de recherche de la base.
MongoDB et la dénormalisation
Côté relationnel :
Côté MongoDB (orienté document) :
En relationnel, on dessine d'abord le plan de la maison, puis on y vit. En MongoDB, on regarde d'abord comment on vit (quelles requêtes l'application fait le plus souvent), puis on range les données pour que ces requêtes lisent un seul document.
Tableau: Récapitulation
Les types de relations entre les données sous MongoDB
MongoDB distingue deux types de relations.
Les relations d'enchâssement (embedding) :
Les relations de liaison (linking) :
Exemple : Commande → Produit. Un produit peut être commandé plusieurs fois et une commande contient plusieurs produits. Si on imbriquait les produits dans les commandes, changer le prix ou la désignation d'un produit obligerait à modifier toutes les commandes qui le contiennent.
L'enchâssement (embedding)
Pour une relation entre deux documents A et B, on imbrique partiellement ou totalement le document B dans le document A.
Ce modèle dénormalisé permet à l'application de récupérer et de manipuler les données liées en une seule opération.
{
"_id": "1234",
"prenom": "Amina",
"filiere": {
"_id": "DD",
"intitule": "Développement digital"
}
}L'objet filiere est le document imbriqué.
La liaison (linking)
La liaison place un lien (une référence, l'identifiant) d'un document dans un autre.
Ce modèle récupère les données en deux étapes :
{ "_id": "DD", "intitule": "développement digital" }{
"_id": "1234",
"prenom": "Amina",
"filiere": "DD"
}const s = db.Stagiaires.findOne({ "_id": "1234" }) // 1. on lit l'identifiant : s.filiere vaut "DD"
db.Filieres.findOne({ "_id": s.filiere }) // 2. on lit la filièreEnchâssement ou liaison ?
L'espace de noms
myDB.Stagiaires → la base myDB, suivie de la collection StagiairesL'espace de noms apparaît dans les messages d'erreur du serveur (par exemple E11000 duplicate key error collection: myDB.Stagiaires) et dans les commandes d'administration.
Les types de données
Dans MongoDB, les documents sont stockés en BSON (Binary JSON) : le format binaire de JSON. BSON accepte plus de types que JSON.
*Dans eshop_db, crée la collection commandes. Chaque commande doit pouvoir s'afficher en une seule lecture avec : sa date (une vraie date), le client (nom, prénom, ville), et ses lignes (désignation, prix unitaire au moment de l'achat, quantité). Insère deux commandes :*
Puis explique : pourquoi garde-t-on le prix unitaire dans la ligne de commande, alors qu'il est déjà dans produits ?
Ce texte doit être un fichier filieres.json valide. Trouve les 5 erreurs et corrige-les.
{
filieres: [
{ "_id": "DD", "intitule": 'Développement digital', "options": ["Web", "Mobile",] },
{ "_id": "ID" "intitule": "Infrastructure digitale" }
],
}Ce que tu vas voir (12 min) : les chapitres « Du modèle conceptuel au document », « Un exemple concret ». Le formateur part d'un modèle conceptuel de données (comme en relationnel) et montre comment le transformer en documents, puis applique la méthode sur un exemple concret : c'est la dénormalisation de cette section.
MongoDB sait faire l'équivalent d'une jointure en une seule requête, grâce à l'étape $lookup du pipeline d'agrégation (chapitre 4) :
db.Stagiaires.aggregate([
{ $lookup: { from: "Filieres", localField: "filiere", foreignField: "_id", as: "fil" } }
])
Ce que tu vas voir (17 min) : les chapitres « Relation un à plusieurs », « Relation plusieurs à plusieurs », « Relation réflexive ». Il modélise les relations un à plusieurs, plusieurs à plusieurs et réflexives, et montre quand imbriquer un document et quand garder seulement sa référence (enchâssement ou liaison).
Le type Date :
Date(), ou sous forme d'objet date avec new Date().db.Stagiaires.insertOne({
"prenom": "Ahmed",
"niveau": "1A",
"filiere": "Dev digital",
"DateInscription_1": Date(),
"DateInscription_2": new Date()
}){
"_id" : ObjectId("62dd1dff1a19f3d7ecc66252"),
"prenom" : "Ahmed",
"niveau" : "1A",
"filiere" : "Dev digital",
"DateInscription_1" : "Sun Jul 24 2022 11:25:03 GMT+0100",
"DateInscription_2" : ISODate("2022-07-24T10:25:03.613+0000")
}DateInscription_1 est une simple chaîne : on ne peut pas faire de calcul de date dessus. DateInscription_2 est une vraie date (ISODate, en UTC : 10 h 25 UTC = 11 h 25 au Maroc en été). Utilise toujours new Date().
Le type Array se crée avec des crochets [ ]. Les valeurs peuvent être de types identiques ou différents :
{
"_id": "1234",
"prenom": "Kamal",
"niveau": "2A",
"option": "Mobile",
"skills": [ "python", "javascript", "php" ]
}Les données binaires :
{ "_id": "1234", "prenom": "Amina", "telephone": null, "BinaryValues": BinData(0, "kQ==") }L'exemple du résumé écrit "BinaryValues":"10010001" : entre guillemets, c'est une chaîne de caractères (String), pas une donnée binaire. Le vrai type binaire s'écrit BinData(sous-type, "contenu en base64") dans le shell ; "kQ==" est l'octet 10010001 encodé en base64. En pratique, on stocke rarement des fichiers dans un document : on les met sur le disque (ou avec GridFS au-delà de 16 Mo) et on garde leur chemin.
Le type ObjectId : pour chaque nouveau document, MongoDB crée automatiquement un identifiant unique _id si on ne le donne pas soi-même.
db.Stagiaires.insertOne({ "prenom": "Ahmed", "niveau": "1A", "filiere": "Dev digital" })
db.Stagiaires.insertOne({ "_id": 1234, "prenom": "Alaa", "niveau": "2A", "filiere": "Dev digital" }){
"_id" : ObjectId("62dd128a1a19f3d7ecc6624f"), // identifiant généré automatiquement par MongoDB
"prenom" : "Ahmed",
"niveau" : "1A",
"filiere" : "Dev digital"
}
{
"_id" : 1234.0, // identifiant donné explicitement
"prenom" : "Alaa",
"niveau" : "2A",
"filiere" : "Dev digital"
}Un ObjectId fait 12 octets (24 caractères hexadécimaux). Ses 4 premiers octets sont la date de création : ObjectId("62dd128a…").getTimestamp() donne le moment de l'insertion.
"_id": 1234).1234.0 dans Studio 3T, car le shell JavaScript enregistre par défaut les nombres en Double. Dans mongosh, il s'affiche 1234. Pour forcer un entier : NumberInt(1234) (32 bits) ou NumberLong(1234) (64 bits).Ce que tu vas voir (3 min) : le chapitre « Les types de données MongoDB ». Le formateur présente les types de données de MongoDB (BSON) : chaînes, nombres, booléens, dates, tableaux, ObjectId…
Pour chaque relation, choisis enchâssement ou liaison et justifie :