MongoDB 數組

MongoDB是文檔型數據庫，每一個文檔（doc）表示數據的一項記錄。相比關係型DB的row只能使用簡單的數據類型，doc可以使用複雜的數據類型：內嵌doc，數組。MongoDB的數組是一系列元素的集合，使用中括號 [] 表示數組，例如：[1,2,3]的元素是整數值，[{name:"t5"}, {name:"t7"}]，[ {name:"t5", age:21}, {name:"t7", age:22} ]的元素是doc。

在MongoDB中，數組元素容許重複，元素的位置是固定的。若是兩個數組相等，那麼這兩個數組的元素和及其位置都相同。

建立示例collection，使用db.collection.insert()函數和數組參數，一次性向集合中插入3個doc。

user1={ name:"t1", age:21}
user2={ name:"t2", age:22}
user3={ name:"t3", age:23}

db.users.insert([user1,user2,user3])

一，使用dot標記法（dot notation）訪問數組元素

MongoDB使用 dot 訪問數組的元素，或內嵌doc字段。

MongoDB uses the dot notation to access the elements of an array and to access the fields of an embedded document.

users=
{
name:"t1",
age:21,
address: {phone:123,email:"xxx@163.com"},
followers:[{name:"a"},{name:"b"},{name:"c"}]
}

address 字段是內嵌文檔，查找phone是123的doc

db.users.find({"addr.phone":123})

followers 字段是數組，查詢followers中存在name=「b」的doc

db.users.find({"followers.name":"b"})

二，修改字段的值

在MongoDB中，修改操做主要使用兩個修改器：$set 和 $inc，這兩個修改器具備upsert特性：若是doc中存在相應的字段，那麼修改該字段的值；若是doc中不存在相應的字段，那麼在doc中建立新的字段。$inc用於整數型字段，增長或減小字段的值，$set用於任意數據類型，替換字段的值。

1，使用$set修改器，增長followers數組，使用empty filter：{}，表示更新集合中的全部doc

db.users.updateMany(
{},
{$set:
   {
    followers:[ {name:"t5"},{name:"t7"} ]
   }
}
)

2，使用$inc修改器，增長age字段的值，每一個doc的age字段的都增長1

db.users.updateMany(
{},
{$inc:{age:1}}
)

3，$set 和 $inc的不一樣之處在於：$set是替換現有字段的值，而$inc是在現有字段值的基礎上，增長或減小指定的數值

示例，使用$set修改age的值，更新結束後，每一個doc的age字段都是1

db.users.updateMany(
{},
{$set:{age:1}}
)

三，修改數組

若是要向數組中增長或刪除一個元素，$set和$inc 都不能很好的知足這種需求，MongoDB有專用的 Array Operator，用於修改數組字段。

1，使用$push向doc中增長數組，或插入新的元素

$push：若是doc中存在相應的數組字段，那麼向數組的尾部插入一個元素；若是doc中不存在相應的數組字段，那麼向doc中建立一個數組字段，並初始化。

示例，第一次調用$push，因爲doc中不存在comments字段，所以MongoDB向doc中新建comments 數組字段，並初始化數組

db.users.updateMany(
{},
{$push:{comments:{msg:"c1"}}}
)

示例，後續再次調用$push，向已有的數組字段的尾部追加一個元素

db.users.updateMany(
{},
{$push:{comments:{msg:"c2"}}}
)

圖示，左邊是數組的第一個元素，右邊是數組的最後一個元素，使用$push每次向數組的尾部追加一個元素

2，向數組字段插入多個元素

$push 修改器每次只能向數組字段的尾部插入一個元素，搭配使用$each 修改器，每次能向數組字段中插入多個元素

db.users.updateMany(
{},
{$push:
   {
     comments:{ $each:[ {msg:"c3"}, {msg:"c4"} ] }
   }
}
)

圖示，使用$each，一次將多個元素插入到數組的尾部

3，從數組字段的特定位置處開始插入元素

使用$push 修改器只能將元素插入到數組字段的尾部，搭配使用$position 修改器，可以指定元素插入的開始位置，$position 必須和$each搭配使用。數組的下標是從0開始的。

db.users.updateMany
(
{},
{$push:
    {comments:
        {
           $each:[ { msg:"c5"}, {msg:"c6"} ],
           $position:2
        }
    }
}
)

圖示，使用$position 指定元素插入的開始位置，將c5，c6 依次插入都數組的2，3位置處，因爲數組的小標是從0開始的，c5，c6 是數組的第3，4個元素

若是不使用$position 修改器，那麼 $push 每次都向數組的末尾寫入元素；使用$position 修改器，指定$push插入元素的開始位置。

$position ：The $position modifier specifies the location in the array at which the $push operator insert elements. Without the $position modifier, the $push operator inserts elements to the end of the array.

4，限制數組中元素的數量

在$push 元素時，使用$slice=MaxNum限制數組元素的最大數量。只要沒有達到最大數量，就會向數組中插入新的元素，直到達到最大值。$slice必須和$each搭配使用，若是數組字段的元素的數量已經達到最大值，根據MaxNum值的不一樣，會有不一樣的行爲：

• 若是MaxNum=0，表示將數組清空；
• 若是MaxNum是正整數，表示數組只保留前面的MaxNum個元素；
• 若是MaxNum是負整數，表示數組只保留後面的MaxNum個元素；

示例，保留每一個comments的最後5個元素

db.users.updateMany(
{},
{$push:
   {comments:
      {
        $each:[ {msg:"c7"}, {msg:"c8"}, {msg:"c9"}],
        $slice:-5
      }
   }
}
)

圖示，$slice:-5，MongoDB先將新的元素插入到數組中，將保留數組末尾的5個元素，將數組的其餘元素刪除

5，對數組字段的元素進行排序

在限制數組字段的元素數量以前，使用$sort 操做符對元素進行排序，是數組元素有序排列。在$sort操做以後使用 $slice：MaxNum 修改器，因爲數組元素是有序的，可以只保留序列前面或後面的特定數量的元素。

db.users.updateMany(
{},
{$push:
   {comments:
      {
        $each:[ {msg:"c7"}, {msg:"c8"}, {msg:"c9"}],
        $sort:{msg:-1},
        $slice:-5
      }
   }
}
)

圖示，$each 向現有的數組的尾部中插入三個元素：c7,c8,c9，$sort:{msg:-1} 對數組按照msg的降序排序，$slice：-5 操做符限制數組的元素數量，只保留數組尾部的5個元素。

若是數組是[1,2,3]這種類型，那麼$sort:1，按照1，2，3 升序排列; $sort:-1，安裝3，2，1 降序排列。

6，使用$addToSet向數組插入無重複的元素

經過$push 插入元素，有可能插入重複的元素，MongoDB容許數組中的元素重複；若是一個數組不能插入重複值，可使用$addToSet修改器， $addToSet在向數組插入元素時，首先檢查元素是否已經存在於數組中，若是不存在，那麼$addToSet將元素插入到數組中；若是存在，那麼$addToSet不會插入任何元素。$addToSet只會保證不會插入重複的元素，不該影響數組中已經存在的重複元素。

$addToSet 可以一次性向數組中插入多個元素。

$addToSet only ensures that there are no duplicate items added to the set and does not affect existing duplicate elements. $addToSet does not guarantee a particular ordering of elements in the modified set.

示例，向comments 數組中插入三個messge

db.users.updateMany(
{},
{$addToSet:
   {comments:[ {msg:"c7"}, {msg:"c8"}, {msg:"c9"}] }
}
)

7，使用$pop刪除數組的第一個或最後一個元素

把數組看做是隊列，下標爲0的元素是在隊列頭部，是數組的第一個元素，小標最大的元素是數組的最後一個元素。使用$pop刪除元素時，{$pop：{array:1}} 表示刪除數組的最後一個元素，{$pop：{array:-1}} 表示刪除數組的第一個元素。

db.users.updateMany(
{},
{$pop:{comments:1}}
)

圖示，刪除數組的最後一個元素

8，根據queyr filter刪除數組元素

db.users.updateMany(
{},
{$pull:{comments:{msg:"c7"}}}
)

圖示，刪除數組中msg字段是"c7"的全部元素

9，根據數組的下標修改元素，數組下標是從0開始的

對於js的數組 arr，包含兩個element，修改第一個元素的like 字段，將其值設置爲2.

var arr=[{name:"t1",like:1},{name:"t2",like:2}]
arr[0].like=2
print(tojoson(arr))

在MongoDB中，若是要修改doc中的數組，可使用 dot notation，使用 arrary.index.field 對數組中特定位置的元素進行修改。

db.users.updateMany(
{},
{$inc:{"comments.0.likes":1}}
)

圖示，向數組的第一個元素中增長likes字段，並初始化爲1

若是不知道數組元素的下標，MongoDB提供佔位符 $，用於表示從數組中查找知足query filter的第一個元素。佔位符 $ 須要對數組進行查找，查找的query filter必須顯式提供，若是存在數據元素知足query filter，那麼$ 佔位符表示第一個匹配的數組元素的position，若是沒有數組元素知足query filter，那麼MongoDB不會對數據任何做用。

$佔位符的使用格式，跟數組的元素類型有關：

• 若是數組元素是doc，那麼使用 $ 佔位符的格式是：arrary.$.field。
• 若是數組的元素類型是原子類型，例如，[1,2,3]等，那麼使用那麼使用 $ 佔用符的格式是：arrary.$。

$： Acts as a placeholder to update the first element that matches the query condition in an update.

示例1，使用empty filter做爲query filter

db.users.updateMany(
{},
{$inc:{"comments.$.unlikes":1}}
)

MongoDB拋出錯誤消息：

"errmsg" : "The positional operator did not find the match needed from the query. Unexpanded update: comments.$.unlikes"

說明 query filter 不能使用empty filter，必須顯式提供query filter。

示例2，對數組元素進行查詢，只要存在任何一個元素的msg字段的值c4，就在該元素中增長一個unlikes字段，並初始化爲1.

db.users.updateMany(
{comments:
    {$elemMatch:{msg:"c4"}}
},
{$inc:
    {"comments.$.unlikes":1}
}
)

圖示，$ 佔位符表示匹配query filter的第一個元素

四，數組的查詢

1，元素匹配符 $elemMatch，使用數組元素進行條件匹配

$elemMatch 是對數組元素的字段進行匹配，若是元素或元素的字段知足查詢條件，那麼返回該元素所在的doc。

格式是：{array:{$elemMatch:{field_query_filter,,,,}}}

The $elemMatch operator matches documents that contain an array field with at least one element that matches all the specified query criteria.

db.users.find({comments:{$elemMatch:{like:1}}})

示例1，數組元素是整數類型（原子類型）

{ _id: 1, results: [ 82, 85, 88 ] }
{ _id: 2, results: [ 75, 88, 89 ] }

db.scores.find(
   { results: { $elemMatch: { $gte: 80, $lt: 85 } } } )

查詢結果是：只有_id爲1的doc的數組元素82知足query filter

{ "_id" : 1, "results" : [ 82, 85, 88 ] }

示例2，數組元素是doc

{ _id: 1, results: [ { product: "abc", score: 10 }, { product: "xyz", score: 5 } ] }
{ _id: 2, results: [ { product: "abc", score: 8 }, { product: "xyz", score: 7 } ] }
{ _id: 3, results: [ { product: "abc", score: 7 }, { product: "xyz", score: 8 } ] }

db.survey.find(
   { results: { $elemMatch: { product: "xyz", score: { $gte: 8 } } } } )

查詢結果是：

{ "_id" : 3, "results" : [ { "product" : "abc", "score" : 7 }, { "product" : "xyz", "score" : 8 } ] }

2，數組的比較，使用數組進行條件匹配

使用數組進行比較時，只要數組中的任何元素知足query filter，就匹配成功。

若是有如下三個doc，每一個doc中都有一個grades 數組：

{ "_id" : 1, "grades" : [ 80, 85, 90 ] }
{ "_id" : 2, "grades" : [ 88, 90, 92 ] } { "_id" : 3, "grades" : [ 85, 100, 90 ] }

示例1，對於query filter：{grades:{$gt:85, $lt:100}}，分析這3個數組是否知足：

• 第1個數組：元素 90 知足大於 85，全部的元素都小於100
• 第2個數組：全部的元素知足條件
• 第3個數組：元素90，100 知足大於85的條件，元素85，90知足小於100的條件 

所以，只要數組中有任何一個元素知足qeury filter，就算知足qeury filter，這3個數組都知足query filter。
示例2，query filter：{grades:90}

只要數組中有一個元素的值是90，就知足query filter，所以，這3個數組都知足條件。

3，查詢數組元素的數量

$size操做符，若是doc中存在數組，而且數組的元素知足$size指定的條件，那麼返回該doc。

The $size operator matches any array with the number of elements specified by the argument.

db.collection.find( { array: { $size: n } } );

4，數組包含指定的多個元素

The $all operator selects the documents where the value of a field is an array that contains all the specified elements.

{ array : { $all: [ <value1> , <value2> ... ] } }

$all 表示集合的包含關係，全集包含子集的全部元素。若是數組A包含數組B，那麼A是B的全集，B是A的子集。子集中的全部元素，都存在於全集；全集中的元素，不必定存在於子集。

若是array包含指定的數組，那麼知足$all條件，返回doc，表示指定數組的元素都存在於array。

示例1，若是兩個數組相等，那麼這兩個數組的元素和及其位置都相同，即在數組的相同位置上，其元素相同。

這三個數組互不相同，arr1 和 arr2 元素數量相同，可是存在相同位置上（下標是：1，2）的元素不一樣；

arr1=[1,2,3] 
arr2=[1,3,2] arr3=[1,2]

示例2，包含關係（數組元素是int，字符串等原子類型）

$all表示的是包含關係，對於arr=[1,2,3]，知足條件{arr:{$all:[2，1]}}，arr存在元素1，2。

示例，查詢數組中同時存在2，3的doc

{ "_id" : 1, "g" : [ 1, 2, 3 ] }
{ "_id" : 2, "g" : [ 4, 2, 3 ] } { "_id" : 3, "g" : [ 4, 2, 5 ] }

db.foo.find({g:{$all:[2,3]}})

查詢結果是

{ "_id" : 1, "g" : [ 1, 2, 3 ] }
{ "_id" : 2, "g" : [ 4, 2, 3 ] }

示例3，包含關係（數組元素是doc）

示例，對於如下集合，每一個doc中都有一個數組字段qty，每一個數組中包含三個元素，每一個元素都是內嵌doc。

{_id:1,
   qty: [
          { size: "S", num: 10, color: "yellow" },
          { size: "M", num: 45, color: "blue" },
          { size: "L", num: 100, color: "green" }
        ]
}
{_id:2,
   qty: [
          { size: "S", num: 10, color: "blue" },
          { size: "M", num: 100, color: "red" },
          { size: "L", num: 100, color: "green" }
        ]
}

查詢數組元素中color字段同時存在blue 和 green的doc，這兩個doc都知足條件。

 db.foo.find({"qty.color":{$all:["blue","green"]}})

 

參考doc：

Update Operators

Array Update Operators

Query and Projection Operators