高级查询 - MongoDB

01. 比较与逻辑操作符大全

MongoDB 查询条件用操作符来描述，都是以美元符号开头的。比较操作符：美元 eq（等于，一般不需要显式写）、美元 ne（不等于）、美元 gt（大于）、美元 gte（大于等于）、美元 lt（小于）、美元 lte（小于等于）、美元 in（在列表中）、美元 nin（不在列表中）。逻辑操作符：美元 and（且）、美元 or（或）、美元 nor（都不）、美元 not（非）。注意美元 and 通常不需要显式写——逗号分隔的多个条件默认就是 AND。数组操作符：美元 all（数组包含所有指定元素）、美元 size（数组长度匹配）、美元 elemMatch（数组中至少一个元素满足条件）。正则表达式：字段值可以直接传正则来做模糊匹配。MongoDB 用的是 PCRE 正则语法。

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// 比较操作符
db.products.find({ price: { $gte: 100, $lte: 500 } });
db.users.find({ city: { $in: ["北京", "上海", "深圳"] } });

// 逻辑操作符
db.users.find({
  $and: [{ age: { $gte: 18 } }, { age: { $lte: 60 } }]
});
db.users.find({
  $or: [{ city: "北京" }, { city: "上海" }]
});

// 数组操作符
db.products.find({ tags: { $all: ["phone", "apple"] } });
db.users.find({ hobbies: { $size: 3 } });

// 正则
db.users.find({ email: /@gmail\.com$/ });

02. 投影、排序、分页

find 的第二个参数叫投影——控制返回哪些字段。1 表示要，0 表示不要。下划线 id 比较特殊：默认要返回，想不返回得显式写 _id: 0。排序用 sort()，1 是升序，-1 是降序。可以按多个字段排序。分页用 skip() 和 limit() 配合——skip 跳过前 N 条，limit 限制返回条数。但注意 skip 大值时性能差，因为 MongoDB 还是要遍历跳过的文档。更优的方案是用游标（基于 _id 或某个排序字段做断点续查）。 countDocuments() 统计符合条件的文档数，可以配合查询条件精确计数。

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// 投影
db.users.find({}, { name: 1, age: 1, _id: 0 });

// 排序
db.users.find().sort({ age: -1 });        // 年龄降序
db.users.find().sort({ city: 1, age: -1 });  // 先按城市升序再按年龄降序

// 分页
db.users.find().skip(20).limit(10);  // 第 3 页，每页 10 条

// 游标分页（更好）
db.users.find({ _id: { $gt: lastId } }).limit(10);

// 计数
db.users.countDocuments({ age: { $gt: 30 } });

skip 大值时性能差，因为 MongoDB 还是要遍历跳过的文档。用基于 _id 的游标分页更好。

03. 嵌套文档与数组查询

MongoDB 的嵌套文档查询用点号访问：address.city。数组查询更灵活——可能是数组里某个元素匹配、数组包含某个值、或者数组里满足多个条件。查询数组有几种常见方式：直接匹配整个数组（顺序也必须一致）、美元 in 只要数组包含某个值、美元 all 数组包含所有指定值、美元 elemMatch 数组里至少一个元素满足组合条件。嵌套的数组里再嵌套文档，查询就一层层用点号加操作符往下钻。但层级太深会影响性能和可读性，建议控制在 3 层以内。

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// 嵌套字段
db.users.find({ "address.city": "北京" });

// 数组包含某个值
db.users.find({ hobbies: "golf" });

// 数组包含任意一个
db.users.find({ hobbies: { $in: ["golf", "tennis"] } });

// 数组包含所有
db.users.find({ hobbies: { $all: ["golf", "swimming"] } });

// 数组里元素满足组合条件
db.orders.find({
  items: {
    $elemMatch: { product: "iPhone", qty: { $gte: 2 } }
  }
});

美元 elemMatch 比嵌套的逗号条件更精确。不加美元 elemMatch 时，多个条件只要在数组里任意元素分别满足就行。

04. 游标方法与查询优化

find 返回的是一个游标对象，可以在上面链式调用各种方法：sort、limit、skip、hint（指定用哪个索引）、explain（查看执行计划）、count、toArray（转为数组）。 explain 是查询优化的利器——类似 MySQL 的 EXPLAIN。explain('executionStats') 能看到查询时间、扫描了多少文档、走了哪个索引。如果发现 totalDocsExamined 远大于 nReturned，说明扫了大量无关文档，可能需要优化索引。 hint 可以强制指定用哪个索引，在优化器选错索引时有用。但一般让优化器自己选，不要过度使用 hint。

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// 链式调用
db.users.find({ age: { $gt: 20 } })
  .sort({ age: -1 })
  .skip(10)
  .limit(5);

// 查看执行计划
db.users.find({ email: "[email protected]" }).explain("executionStats");

// 强制使用某个索引
db.users.find({ email: "[email protected]" }).hint({ email: 1 });

// 转为数组
const users = db.users.find().limit(10).toArray();

explain('executionStats') 里的 totalDocsExamined 如果远大于 nReturned，说明索引不够好或没走索引。

05. 常用聚合查询快速入门

虽然聚合管道有专门的章节，但一些简单的聚合查询属于日常操作。countDocuments 数数、distinct 去重、estimatedDocumentCount 估算总数（用元数据，秒出结果）。 aggregate 也可以做简单聚合，比如分组计数、求和。虽然功能远不止这些，但简单的美元 group 加美元 sum 经常用到。美元 match 相当于 find 的条件过滤，美元 group 相当于 SQL 的 GROUP BY，美元 sort 排序，美元 limit 限制数量。管道就是把这些操作串起来，上一个操作的输出是下一个操作的输入。

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// distinct——去重
db.users.distinct("city");

// 快速估算总数
db.users.estimatedDocumentCount();

// 简单聚合——每个城市多少人
// 注意：这里只是演示概念，完整聚合见聚合管道章节
db.users.aggregate([
  { $group: { _id: "$city", count: { $sum: 1 } } },
  { $sort: { count: -1 } }
]);

distinct 对单个字段去重，返回数组。数据量大的时候有 16MB 限制（返回结果不能超过 16MB）。

知识测验

第 1/5 题正确 0

美元 in 和美元 all 的区别？

聚合管道