MongoDB 聚合

聚合操作是 MongoDB 中非常实用的一个功能，它类似于 SQL 中的 where、group by等，是可以用来做一些分析、统计、复杂数据的计算和处理。

什么是 MongoDB 聚合框架

MongoDB 聚合框架（Aggregation Framework）是一个计算框架，它可以：

作用在一个或几个集合上
对集合中的数据进行一系列计算
将这些数据转化为期望的形式

从效果上而言，聚合框架相当于 SQL 查询中的：

group by
left outer join
as 等

MongoDB 聚合中的几个概念

管道（Pipeline）和步骤（Stage）

整个聚合运算的过程称为管道（Pipeline），它是由多个步骤（stage）组成的，每个管道：

接受一系列文档（原始数据）
每个步骤对这些文档进行一系列运算
结果文档输出给下一个步骤

聚合运算

基本格式

db.collection.aggregate( [ { <stage> }, ... ] )

常见步骤

https://www.mongodb.com/docs/v4.2/reference/operator/aggregation-pipeline/

步骤	作用	SQL 等价运算符
`$match`	过滤	where having
`$project`	投影	select as
`$sort`	排序	order by
`$group`	分组	group by
`$skip`/`$limit`	结果限制	skip/limit
`$lookup`	左外连接，可以多表关联	left outer join
`$unwind`	展开数组	N/A
`$graphLookup`	图搜索	N/A
`$facet` `$bucket`	分面搜索	N/A

常见步骤中的运算符

https://www.mongodb.com/docs/v4.2/reference/operator/aggregation/

$match	$project	$group
`$eq` `$gt` `$gte` `$lt` `$lte` `$and` `$or` `$not` `$in` `$geoWithin` `$interset` ……	选择需要的或排除不需要的字段 `$map` `$reduce` `$filter` `$range` `$multiply` `$divide` `$substract` `$add` `$year` `$month` `$dayOfMonth` `$hour` `$minute` `$second` ……	`$sum` `$avg` `$push` `$addToSet` `$first` `$last` `$max` `$min` ……

聚合运算的使用场景

聚合查询可以用于 OLAP 和 OLTP 场景，例如：

OLTP	OLAP
计算	分析一段时间内的销售总额、均值计算一段时间内的净利润分析购买人的年龄分布分析学生成绩分布统计员工绩效

MQL 常用步骤与 SQL 对比

举例 1：查找所有性别是男性的用户，跳过 100 个，取 20 个，只取名和姓两个字段。

SQL：

SELECT
first_name as '名',
last_name as '姓'
FROM users
WHERE gender='男'
SKIP 100
LIMIT 20

MQL：

db.users.aggregate([
    {$match: {gender: "男"}},
    {$skip: 100},
    {$limit: 20},
    {$project: {
    '名': '$first_name',
    '姓': '$last_name'
    }}
 ])

举例2：查找所有性别是女性的用户，然后按部门进行分组统计人数，只看人数小于 10 人的部门。

SQL：

SELECT
department, count(NULL) as emp_qty
FROM users
WHERE gender='女'
GROUP BY department HAVING emp_qty < 10

MQL：

db.users.aggregate([
  	{$match: {gender: '女'}},
  	{$group: {
  		_id: '$department',
  		emp_qty: {$sum: 1}
  	}},
    {$match: {emp_qty: {$lt: 10}}}
])

MQL 特有步骤

举例 $unwind 的使用

首先插入一些测试数据：

db.students.insertOne({
		name: "张三",
    score: [
      {subject: '语文', score: 84},
      {subject: '数学', score: 90},
      {subject: '英语', score: 69},
    ]                  
})

使用 $unwind 把数组展开：

db.students.aggregate([{$unwind: '$score'}])

// output
{ "_id" : ObjectId("6375aaa44835f42d80eba3c3"), "name" : "张三", "score" : { "subject" : "语文", "score" : 84 } }
{ "_id" : ObjectId("6375aaa44835f42d80eba3c3"), "name" : "张三", "score" : { "subject" : "数学", "score" : 90 } }
{ "_id" : ObjectId("6375aaa44835f42d80eba3c3"), "name" : "张三", "score" : { "subject" : "英语", "score" : 69 } }