本教程详细指导如何在mongoose中将`_id`字段自定义为`number`类型，并实现严格的正整数验证。通过创建自定义schematype，确保`_id`的数据完整性。同时，文章将深入探讨mongodb/mongoose环境下`_id`字段自增长的实现策略，指出仅定义类型无法自动生成序列号，需要额外的业务逻辑支持，例如利用独立的计数器集合。

引言

Mongoose默认使用ObjectId作为文档的_id字段类型，它是一个12字节的唯一标识符。然而，在某些业务场景下，开发者可能希望将_id设置为Number类型，并且期望它能像关系型数据库的主键一样自动递增。直接在Schema中定义_id: Number并不能实现自动递增的功能，它只会将_id字段的类型限制为数字，但仍会由mongodb生成ObjectId，或者要求用户手动提供一个数字。为了实现_id为数字类型并进行有效验证，我们需要创建自定义的Mongoose SchemaType。

自定义 NumberId SchemaType

Mongoose允许开发者定义自己的SchemaType，以扩展其内置类型的功能。这里，我们将创建一个名为NumberId的自定义类型，它将强制_id字段为正整数。

1. 继承 mongoose.SchemaType: 自定义SchemaType需要继承自mongoose.SchemaType。
2. 实现 cast() 方法: cast() 方法是自定义类型中的核心，它负责将输入值转换为期望的类型，并在转换失败或值不符合要求时抛出错误。在这个方法中，我们将验证输入值是否为数字、整数且为非负数。
3. 注册新的SchemaType: 将自定义类型注册到mongoose.Schema.Types中，使其可以在Schema定义中被引用。

以下是实现NumberId自定义SchemaType的代码：

const mongoose = require('mongoose');  // 1. 定义自定义SchemaType：NumberId function NumberId(key, options) {   // 调用父类构造函数，并指定类型名称为 'NumberId'   mongoose.SchemaType.call(this, key, options, 'NumberId'); }  // 2. 继承mongoose.SchemaType的原型 NumberId.prototype = Object.create(mongoose.SchemaType.prototype);  // 3. 实现cast()方法进行类型转换和验证 NumberId.prototype.cast = function (val) {   if (typeof val !== 'number') {     throw new Error('NumberId: ' + val + ' is not a number');   }   if (val % 1 !== 0) { // 检查是否为整数     throw new Error('NumberId: ' + val + ' is not an integer');   }   if (val < 0) { // 检查是否为非负数     throw new Error('NumberId: ' + val + ' is negative');   }   return val; };  // 4. 注册新的SchemaType mongoose.Schema.Types.NumberId = NumberId;

上述代码定义了一个名为NumberId的SchemaType，它强制要求字段值必须是正整数。任何不符合这些条件的值都将在保存时抛出错误。

在Schema中应用自定义 NumberId 类型

一旦自定义类型被注册，就可以像使用Mongoose内置类型一样，在Schema定义中引用它。下面是创建一个模型并使用NumberId类型作为_id字段的示例：

const mongoose = require('mongoose');  // ... (此处省略NumberId SchemaType的定义和注册代码，假设已完成) ... // 注册新的SchemaType // mongoose.Schema.Types.NumberId = NumberId; // 确保此行已执行  // 创建一个使用我们自定义NumberId类型的Schema const mySchema = new mongoose.Schema(   {     _id: { type: mongoose.Schema.Types.NumberId, required: true, unique: true },     name: String, // 示例：其他字段   },   {     autoIndex: false // 生产环境建议关闭自动创建索引，以手动管理索引   } );  // 创建模型 const MyModel = mongoose.model('MyModel', mySchema);  // 连接MongoDB并进行示例操作 const mongoUri = 'mongodb://localhost:27017/test_db';  async function run() {   await mongoose.connect(mongoUri, {     useNewUrlParser: true,     useUnifiedTopology: true,   });   console.log('MongoDB connected.');    try {     // 尝试创建文档，_id需要手动提供     await MyModel.create({ _id: 1, name: 'Item One' });     await MyModel.create({ _id: 2, name: 'Item Two' });     await MyModel.create({ _id: 3, name: 'Item Three' });     console.log('Documents created successfully with custom Number _id.');      // 尝试创建无效_id的文档，这些操作将抛出错误     // await MyModel.create({ _id: -1, name: 'Invalid Item' });     // await MyModel.create({ _id: 1.5, name: 'Invalid Item' });     // await MyModel.create({ _id: 'abc', name: 'Invalid Item' });    } catch (error) {     console.error('Error creating documents:', error.message);   } finally {     await mongoose.disconnect();     console.log('MongoDB disconnected.');   } }  run();

在上述示例中，_id字段被明确指定为mongoose.Schema.Types.NumberId类型，并且required: true和unique: true确保了其唯一性和存在性。需要注意的是，尽管我们定义了NumberId类型，但在创建文档时，_id的值仍然需要手动提供。

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关于 _id 自增长的实现策略

虽然我们已经成功地将_id定义为Number类型并实现了验证，但MongoDB和Mongoose本身并没有提供像关系型数据库那样内置的自动递增Number类型_id机制。如果需要实现_id的自增长，通常需要额外的逻辑。以下是两种常见的实现策略：

1. 使用独立的计数器集合 (Counters Collection): 这是MongoDB中实现自增长序列最常见且推荐的方法。

   • 创建一个专门的集合（例如counters），其中每个文档存储一个序列名称和对应的当前值。
   • 在每次需要生成新_id时，原子性地查找并更新（findOneAndUpdate）该计数器文档，获取递增后的值。
   • 将获取到的值赋给新文档的_id。

   示例伪代码（结合Mongoose的pre(‘save’)钩子）:

   // 假设MyModel的Schema定义如上 mySchema.pre('save', async function(next) {   // 仅在新文档且_id未手动指定时执行自增长逻辑   if (this.isNew && !this._id) {     try {       // 原子性地查找并更新计数器       const counter = await mongoose.connection.db.collection('counters').findOneAndUpdate(         { _id: 'myModelId' }, // 使用模型名称作为计数器ID         { $inc: { sequence_value: 1 } }, // 递增sequence_value         { returnDocument: 'after', upsert: true } // 返回更新后的文档，如果不存在则创建       );       this._id = counter.value.sequence_value; // 将递增后的值赋给_id       next();     } catch (error) {       next(error); // 捕获并传递错误     }   } else {     next(); // 如果是更新操作或_id已指定，则跳过   } });

   这种方法确保了在并发环境下的序列号唯一性和正确性。

2. 利用外部服务或库: 对于更复杂的分布式系统，可以考虑使用专门的ID生成服务（如UUID、Snowflake算法）或第三方库来生成唯一的数字ID。但请注意，这些方法生成的ID通常不是连续的序列号。

重要提示: 上述自定义NumberId SchemaType主要用于_id的类型验证，确保其为有效的正整数。它本身不提供自增长功能。实现自增长需要结合Mongoose的pre(‘save’)钩子和MongoDB的原子操作来管理序列。

总结与注意事项

本教程展示了如何通过自定义Mongoose SchemaType将_id字段设置为Number类型并