MongoDB 的高级查询 aggregate 聚合管道

一、MongoDB 聚合管道（Aggregation Pipeline）

使用聚合管道可以对集合中的文档进行变换和组合。
实际项目：表关联查询、数据的统计。
MongoDB 中使用 db.COLLECTION_NAME.aggregate([{<stage>},...]) 方法来构建和使用聚合管道。先看下官网给的实例，感受一下聚合管道的用法。

二、MongoDB Aggregation 管道操作符与表达式

$project: 增加、删除、重命名字段
$match: 条件匹配。只满足条件的文档才能进入下一阶段
$limit: 限制结果的数量
$skip: 跳过文档的数量
$sort: 条件排序。
$group: 条件组合结果 统计
$lookup: 操作符 用以引入其它集合的数据 （表关联查询）

SQL 和 NOSQL 对比:
管道表达式:
管道操作符作为“键”,所对应的“值”叫做管道表达式。
例如{$match:{status:"A"}}，$match 称为管道操作符，而 status:"A"称为管道表达式，是管道操作符的操作数(Operand)。
每个管道表达式是一个文档结构，它是由字段名、字段值、和一些表达式操作符组成的。

WHERE----$match
GROUP BY---- $group
HAVING ----$match
SELECT ----$project
ORDER BY ----$sort
LIMIT ----$limit
SUM() ----$sum
COUNT() ----$sum
join ----$lookup

管道表达式:
管道操作符作为“键”,所对应的“值”叫做管道表达式。
例如{$match:{status:"A"}}，$match 称为管道操作符，而 status:"A"称为管道表达式，是管道操作符的操作数(Operand)。
每个管道表达式是一个文档结构，它是由字段名、字段值、和一些表达式操作符组成的。

$addToSet 将文档指定字段的值去重
$max 文档指定字段的最大值
$min 文档指定字段的最小值
$sum 文档指定字段求和
$avg 文档指定字段求平均
$gt 大于给定值
$lt 小于给定值
$eq 等于给定值

三、 数据模拟

db.order.insert({"order_id":"1","uid":10,"trade_no":"111","all_price":100,"all_num":2})
db.order.insert({"order_id":"2","uid":7,"trade_no":"222","all_price":90,"all_num":2})
db.order.insert({"order_id":"3","uid":9,"trade_no":"333","all_price":20,"all_num":6})
db.order_item.insert({"order_id":"1","title":"商品鼠标 1","price":50,num:1})
db.order_item.insert({"order_id":"1","title":"商品键盘 2","price":50,num:1})
db.order_item.insert({"order_id":"1","title":"商品键盘 3","price":0,num:1})
db.order_item.insert({"order_id":"2","title":"牛奶","price":50,num:1})
db.order_item.insert({"order_id":"2","title":"酸奶","price":40,num:1})
db.order_item.insert({"order_id":"3","title":"矿泉水","price":2,num:5})
db.order_item.insert({"order_id":"3","title":"毛巾","price":10,num:1})

四、 $project

修改文档的结构，可以用来重命名、增加或删除文档中的字段。要求查找 order 只返回文档中 trade_no 和 all_price 字段。
db.order.aggregate([{ $project:{ trade_no:1, all_price:1 } }])

五、 $match

过滤文档。用法类似于 find() 方法中的参数。
db.order.aggregate([
    { $project:{ trade_no:1, all_price:1 } },
    { $match:{"all_price":{$gte:90}} }
])

六、 $group

将集合中的文档进行分组，可用于统计结果。
统计每个订单的订单数量，按照订单号分组。
db.order_item.aggregate([{ $group: {_id: "$order_id", total: {$sum: "$num"}} }])

七、 $sort

将集合中的文档进行排序。
db.order.aggregate([
    { $project:{ trade_no:1, all_price:1 } },
    { $match:{"all_price":{$gte:90}} },
    { $sort:{"all_price":-1} }
])

八、 $limit

限制返回的文档数量。
db.order.aggregate([
    { $project:{ trade_no:1, all_price:1 } },
    { $match:{"all_price":{$gte:90}} },
    { $sort:{"all_price":-1} },
    { $limit:1 }
])

九、 $skip

跳过指定数量的文档。
db.order.aggregate([
    { $project:{ trade_no:1, all_price:1 } },
    { $match:{"all_price":{$gte:90}} },
    { $sort:{"all_price":-1} },
    { $skip:1 }
])

十、 $lookup 表关联

用于表关联查询。
例如，将 order 和 order_item 两个集合进行关联查询。
MongoDB 官方文档提供了详细的 $lookup 使用说明。
    
        db.order.aggregate([
        {
            $lookup:
                {
                    from: "order_item",
                    localField: "order_id",
                    foreignField: "order_id",
                    as: "items"
                }
        }
    ])
    {
        "_id": ObjectId("5b743d8c2c327f8d1b360540"),
            "order_id": "1",
            "uid": 10,
            "trade_no": "111",
            "all_price": 100,
            "all_num": 2,
            "items": [{
            "_id": ObjectId("5b743d9c2c327f8d1b360543"),
            "order_id": "1",
            "title": "商品鼠标 1",
            "price": 50,
            "num": 1
        }, {
            "_id": ObjectId("5b743da12c327f8d1b360544"),
            "order_id": "1",
            "title": "商品键盘 2",
            "price": 50,
            "num": 1
        }, {
            "_id": ObjectId("5b74f457089f78dc8f0a4f3b"),
            "order_id": "1",
            "title": "商品键盘 3",
            "price": 0,
            "num": 1
        }]
    } {
        "_id": ObjectId("5b743d902c327f8d1b360541"),
            "order_id": "2",
            "uid": 7,
            "trade_no": "222",
            "all_price": 90,
            "all_num": 2,
            "items": [{
            "_id": ObjectId("5b743da52c327f8d1b360545"),
            "order_id": "2",
            "title": "牛奶",
            "price": 50,
            "num": 1
        }, {
            "_id": ObjectId("5b743da92c327f8d1b360546"),
            "order_id": "2","title": "酸奶",
            "price": 40,
            "num": 1
        }]
    } {
        "_id": ObjectId("5b743d962c327f8d1b360542"),
            "order_id": "3",
            "uid": 9,
            "trade_no": "333",
            "all_price": 20,
            "all_num": 6,
            "items": [{
            "_id": ObjectId("5b743dad2c327f8d1b360547"),
            "order_id": "3",
            "title": "矿泉水",
            "price": 2,
            "num": 5
        }, {
            "_id": ObjectId("5b743dff2c327f8d1b360548"),
            "order_id": "3",
            "title": "毛巾",
            "price": 10,
            "num": 1
        }]
    }
    
    
    db.order.aggregate([
        {
            $lookup:{
                from: "order_item",
                localField: "order_id",
                foreignField: "order_id",
                as: "items"
            }
        },
        {
            $match:{"all_price":{$gte:90}}
        }
    ])
    {
        "_id": ObjectId("5b743d8c2c327f8d1b360540"),
        "order_id": "1",
        "uid": 10,
        "trade_no": "111",
        "all_price": 100,
        "all_num": 2,
        "items": [{
        "_id": ObjectId("5b743d9c2c327f8d1b360543"),
        "order_id": "1",
        "title": "商品鼠标 1",
        "price": 50,
        "num": 1
    }, {
        "_id": ObjectId("5b743da12c327f8d1b360544"),
        "order_id": "1",
        "title": "商品键盘 2",
        "price": 50,
        "num": 1
    }, {
        "_id": ObjectId("5b74f457089f78dc8f0a4f3b"),
        "order_id": "1",
        "title": "商品键盘 3",
        "price": 0,
        "num": 1
    }]} {
        "_id": ObjectId("5b743d902c327f8d1b360541"),
            "order_id": "2",
            "uid": 7,
            "trade_no": "222",
            "all_price": 90,
            "all_num": 2,
            "items": [{
            "_id": ObjectId("5b743da52c327f8d1b360545"),
            "order_id": "2",
            "title": "牛奶",
            "price": 50,
            "num": 1
        }, {
            "_id": ObjectId("5b743da92c327f8d1b360546"),
            "order_id": "2",
            "title": "酸奶",
            "price": 40,
            "num": 1
        }]
    }
    
    
    db.order.aggregate([
        {
            $lookup:
                {
                    from: "order_item",
                    localField: "order_id",
                    foreignField: "order_id",
                    as: "items"
                }
        },
        {
            $project:{ trade_no:1, all_price:1,items:1 }
        },
        {
            $match:{"all_price":{$gte:90}}
        },
        {
            $sort:{"all_price":-1}},
    ])
    {
        "_id": ObjectId("5b743d8c2c327f8d1b360540"),
        "trade_no": "111",
        "all_price": 100,
        "items": [{
        "_id": ObjectId("5b743d9c2c327f8d1b360543"),
        "order_id": "1",
        "title": "商品鼠标 1",
        "price": 50,
        "num": 1
    }, {
        "_id": ObjectId("5b743da12c327f8d1b360544"),
        "order_id": "1",
        "title": "商品键盘 2",
        "price": 50,
        "num": 1
    }, {
        "_id": ObjectId("5b74f457089f78dc8f0a4f3b"),
        "order_id": "1",
        "title": "商 品键盘 3",
        "price": 0,
        "num": 1
    }]
    } {
        "_id": ObjectId("5b743d902c327f8d1b360541"),
            "trade_no": "222",
            "all_price": 90,
            "items": [{
            "_id": ObjectId("5b743da52c327f8d1b360545"),
            "order_id": "2",
            "title": "牛奶",
            "price": 50,
            "num": 1
        }, {
            "_id": ObjectId("5b743da92c327f8d1b360546"),
            "order_id": "2",
            "title": "酸奶",
            "price": 40,
            "num": 1}]
    }