「简明教程」轻松掌握 MongDB 流式聚合操作

信息科学中的聚合是指对相关数据进行内容筛选、处理和归类并输出结果的过程。MongoDB 中的聚合是指同时对多个文档中的数据进行处理、筛选和归类并输出结果的过程。数据在聚合操作的过程中，就像是水流过一节一节的管道一样，所以 MongoDB 中的聚合又被人称为流式聚合。

MongoDB 提供了几种聚合方式：

Aggregation Pipeline
Map-Reduce
简单聚合

接下来，我们将全方位地了解 MongoDB 中的聚合。

Aggregation Pipeline

Aggregation Pipeline 又称聚合管道。开发者可以将多个文档传入一个由多个 Stage 组成的 Pipeline，每一个 Stage 处理的结果将会传入下一个 Stage 中，最后一个 Stage 的处理结果就是整个 Pipeline 的输出。

创建聚合管道的语法如下：

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

MongoDB 提供了 23 种 Stage，它们是：

Stage	描述
`$addFields`	向文档添加新字段。
`$bucket`	根据指定的表达式和存储区边界将传入的文档分组。
`$bucketAuto`	根据指定的表达式将传入的文档分类为特定数量的组，自动确定存储区边界。
`$collStats`	返回有关集合或视图的统计信息。
`$count`	返回聚合管道此阶段的文档数量计数。
`$facet`	在同一组输入文档的单个阶段内处理多个聚合操作。
`$geoNear`	基于与地理空间点的接近度返回有序的文档流。
`$graphLookup`	对集合执行递归搜索。
`$group`	按指定的标识符表达式对文档进行分组。
`$indexStats`	返回集合的索引信息。
`$limit`	将未修改的前 n 个文档传递给管道。
`$listSessions`	列出`system.sessions`集合的所有会话。
`$lookup`	对同一数据库中的另一个集合执行左外连接。
`$match`	过滤文档，仅允许匹配的文档地传递到下一个管道阶段。
`$out`	将聚合管道的结果文档写入指定集合，它必须是管道中的最后一个阶段。
`$project`	为文档添加新字段或删除现有字段。
`$redact`	可用于实现字段级别的编辑。
`$replaceRoot`	用指定的嵌入文档替换文档。该操作将替换输入文档中的所有现有字段，包括`_id`字段。指定嵌入在输入文档中的文档以将嵌入文档提升到顶层。
`$sample`	从输入中随机选择指定数量的文档。
`$skip`	跳过前 n 个文档，并将未修改的其余文档传递到下一个阶段。
`$sort`	按指定的排序键重新排序文档流。只有订单改变; 文件保持不变。对于每个输入文档，输出一个文档。
`$sortByCount`	对传入文档进行分组，然后计算每个不同组中的文档计数。
`$unwind`	解构文档中的数组字段。

文档、Stage 和 Pipeline 的关系如下图所示：

在这里插入图片描述

上图描述了文档经过 $match、$sample 和 $project 等三个 Stage 并输出的过程。SQL 中常见的聚合术语有 WHERE、SUM 和 COUNT 等。下表描述了常见的 SQL 聚合术语、函数和概念以及对应的 MongoDB 操作符或 Stage。

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

下面，我们将通过示例了解 Aggregate、 Stage 和 Pipeline 之间的关系。

概念浅出

$match 的描述为“过滤文档，仅允许匹配的文档地传递到下一个管道阶段”。其语法格式如下：

复制代码{ $match: { <query> } }

在开始学习之前，我们需要准备以下数据：

复制代码> db.artic.insertMany([
... { "_id" : 1, "author" : "dave", "score" : 80, "views" : 100 },
... { "_id" : 2, "author" : "dave", "score" : 85, "views" : 521 },
... { "_id" : 3, "author" : "anna", "score" : 60, "views" : 706 },
... { "_id" : 4, "author" : "line", "score" : 55, "views" : 300 }
... ])

然后我们建立只有一个 Stage 的 Pipeline，以实现过滤出 author 为 dave 的文档。对应示例如下：

复制代码> db.artic.aggregate([
... {$match: {author: "dave"}}
... ])
{ "_id" : 1, "author" : "dave", "score" : 80, "views" : 100 }
{ "_id" : 2, "author" : "dave", "score" : 85, "views" : 521 }

如果要建立有两个 Stage 的 Pipeline，那么就在 aggregate 中添加一个 Stage 即可。现在有这样一个需求：统计集合 artic 中 score 大于 70 且小于 90 的文档数量。这个需求分为两步进行：

过滤出符合要求的文档
统计文档数量

Aggregation 非常适合这种多步骤的操作。在这个场景中，我们需要用到 $match、$group 这两个 Stage ，然后再与聚合表达式 $sum 相结合，对应示例如下：

复制代码> db.artic.aggregate([
... {$match: {score: {$gt: 70, $lt: 90}}},
... {$group: {_id: null, number: {$sum: 1}}}
... ])
{ "_id" : null, "number" : 2 }

这个示例的完整过程可以用下图表示：

在这里插入图片描述

通过上面的描述和举例，我相信你对 Aggregate、 Stage 和 Pipeline 有了一定的了解。接下来，我们将学习常见的 Stage 的语法和用途。

常见的 Stage

sample

$sample 的作用是从输入中随机选择指定数量的文档，其语法格式如下：

复制代码{ $sample: { size: <positive integer> } }

假设要从集合 artic 中随机选择两个文档，对应示例如下：

复制代码> db.artic.aggregate([
... {$sample: {size: 2}}
... ])
{ "_id" : 1, "author" : "dave", "score" : 80, "views" : 100 }
{ "_id" : 3, "author" : "anna", "score" : 60, "views" : 706 }

size 对应的值必须是正整数，如果输入负数会得到错误提示：size argument to $sample must not be negative。要注意的是，当值超过集合中的文档数量时，返回结果是集合中的所有文档，但文档顺序是随机的。

project

$project 的作用是过滤文档中的字段，这与投影操作相似，但处理结果将会传入到下一个阶段。其语法格式如下：

复制代码{ $project: { <specification(s)> } }

准备以下数据：

复制代码> db.projects.save(
	{_id: 1, title: "篮球训练营青春校园活动开始啦", numb: "A829Sck23", author: {last: "quinn", first: "James"}, hot: 35}
)

假设 Pipeline 中的下一个 Stage 只需要文档中的 title 和 author 字段，对应示例如下：

复制代码> db.projects.aggregate([{$project: {title: 1, author: 1}}])
{ "_id" : 1, "title" : "篮球训练营青春校园活动开始啦", "author" : { "last" : "quinn", "first" : "James" } }

0 和 1 可以同时存在。对应示例如下：

复制代码> db.projects.aggregate([{$project: {title: 1, author: 1, _id: 0}}])
{ "title" : "篮球训练营青春校园活动开始啦", "author" : { "last" : "quinn", "first" : "James" } }

true 等效于 1，false 等效于 0，也可以混用布尔值和数字，对应示例如下：

复制代码> db.projects.aggregate([{$project: {title: 1, author: true, _id: false}}])
{ "title" : "篮球训练营青春校园活动开始啦", "author" : { "last" : "quinn", "first" : "James" } }

如果想要排除指定字段，那么在 $project 中将其设置为 0 或 false 即可，对应示例如下：

复制代码> db.projects.aggregate([{$project: {author: false, _id: false}}])
{ "title" : "篮球训练营青春校园活动开始啦", "numb" : "A829Sck23", "hot" : 35 }

$project 也可以作用于嵌入式文档。对于 author 字段，有时候我们只需要 FirstName 或者 Lastname ，对应示例如下：

复制代码> db.projects.aggregate([{$project: {author: {"last": false}, _id: false, numb: 0}}])
{ "title" : "篮球训练营青春校园活动开始啦", "author" : { "first" : "James" }, "hot" : 35 }

这里使用 {author: {"last": false}} 过滤掉 LastName，但保留 first。

以上就是 $project 的基本用法和作用介绍，更多与 $project 相关的知识可查阅官方文档 $project。

lookup

$lookup 的作用是对同一数据库中的集合执行左外连接，其语法格式如下：

复制代码{
   $lookup:
     {
       from: <collection to join>,
       localField: <field from the input documents>,
       foreignField: <field from the documents of the "from" collection>,
       as: <output array field>
     }
}

左外连接类似与下面的伪 SQL 语句：

复制代码SELECT *, <output array field>
FROM collection WHERE <output array field> IN (
SELECT * FROM <collection to join> WHERE 
<foreignField>= <collection.localField>);

lookup 支持的指令及对应描述如下：

领域	描述
`from`	指定集合名称。
`localField`	指定输入 `$lookup` 中的字段。
`foreignField`	指定`from` 给定的集合中的文档字段。
`as`	指定要添加到输入文档的新数组字段的名称。新数组字段包含`from`集合中的匹配文档。如果输入文档中已存在指定的名称，则会覆盖现有字段。

准备以下数据：

复制代码> db.sav.insert([
   { "_id" : 1, "item" : "almonds", "price" : 12, "quantity" : 2 },
   { "_id" : 2, "item" : "pecans", "price" : 20, "quantity" : 1 },
   { "_id" : 3  }
])

> db.avi.insert([
   { "_id" : 1, "sku" : "almonds", description: "product 1", "instock" : 120 },
   { "_id" : 2, "sku" : "bread", description: "product 2", "instock" : 80 },
   { "_id" : 3, "sku" : "cashews", description: "product 3", "instock" : 60 },
   { "_id" : 4, "sku" : "pecans", description: "product 4", "instock" : 70 },
   { "_id" : 5, "sku": null, description: "Incomplete" },
   { "_id" : 6 }
])

假设要连接集合 sav 中的 item 和集合 avi 中的 sku，并将连接结果命名为 savi。对应示例如下：

复制代码> db.sav.aggregate([
   {
     $lookup:
       {
         from: "avi",
         localField: "item",
         foreignField: "sku",
         as: "savi"
       }
  }
])

命令执行后，输出如下内容：

复制代码{
   "_id" : 1,
   "item" : "almonds",
   "price" : 12,
   "quantity" : 2,
   "savi" : [
      { "_id" : 1, "sku" : "almonds", "description" : "product 1", "instock" : 120 }
   ]
}
{
   "_id" : 2,
   "item" : "pecans",
   "price" : 20,
   "quantity" : 1,
   "savi" : [
      { "_id" : 4, "sku" : "pecans", "description" : "product 4", "instock" : 70 }
   ]
}
{
   "_id" : 3,
   "savi" : [
      { "_id" : 5, "sku" : null, "description" : "Incomplete" },
      { "_id" : 6 }
   ]
}

上面的连接操作等效于下面这样的伪 SQL：

复制代码SELECT *, savi
FROM sav
WHERE savi IN (SELECT *
FROM avi
WHERE sku= sav.item);

以上就是 lookup 的基本用法和作用介绍，更多与 lookup 相关的知识可查阅官方文档 lookup。

unwind

unwind 能将包含数组的文档拆分称多个文档，其语法格式如下：

复制代码{
  $unwind:
    {
      path: <field path>,
      includeArrayIndex: <string>,
      preserveNullAndEmptyArrays: <boolean>
    }
}

unwind 支持的指令及对应描述如下：

指令	类型	描述
`path`	string	指定数组字段的字段路径，必填。
`includeArrayIndex`	string	用于保存元素的数组索引的新字段的名称。
`preserveNullAndEmptyArrays`	boolean	默认情况下，如果`path`为 `null`、缺少该字段或空数组，则不输出文档。反之，将其设为 `true` 则会输出文档。

在开始学习之前，我们需要准备以下数据：

复制代码> db.shoes.save({_id: 1, brand: "Nick", sizes: [37, 38, 39]})

集合 shoes 中的 sizes 是一个数组，里面有多个尺码数据。假设要将这个文档拆分成 3 个 size 为单个值的文档，对应示例如下：

复制代码> db.shoes.aggregate([{$unwind : "$sizes"}])
{ "_id" : 1, "brand" : "Nick", "sizes" : 37 }
{ "_id" : 1, "brand" : "Nick", "sizes" : 38 }
{ "_id" : 1, "brand" : "Nick", "sizes" : 39 }

显然，这样的文档更方便我们做数据处理。preserveNullAndEmptyArrays 指令默认为 false，也就是说文档中指定的 path 为空、null 或缺少该 path 的时候，会忽略掉该文档。假设数据如下：

复制代码> db.shoes2.insertMany([
{"_id": 1, "item": "ABC", "sizes": ["S", "M", "L"]},
{"_id": 2, "item": "EFG", "sizes": [ ]},
{"_id": 3, "item": "IJK", "sizes": "M"},
{"_id": 4, "item": "LMN" },
{"_id": 5, "item": "XYZ", "sizes": null}
])

我们执行以下命令：

复制代码> db.shoes2.aggregate([{$unwind: "$sizes"}])

就会得到如下输出：

复制代码{ "_id" : 1, "item" : "ABC", "sizes" : "S" }
{ "_id" : 1, "item" : "ABC", "sizes" : "M" }
{ "_id" : 1, "item" : "ABC", "sizes" : "L" }
{ "_id" : 3, "item" : "IJK", "sizes" : "M" }

_id 为 2、4 和 5 的文档由于满足 preserveNullAndEmptyArrays 的条件，所以不会被拆分。

以上就是 unwind 的基本用法和作用介绍，更多与 unwind 相关的知识可查阅官方文档 unwind。

out

out 的作用是聚合 Pipeline 返回的结果文档，并将其写入指定的集合。要注意的是，out 操作必须出现在 Pipeline 的最后。out 语法格式如下：

复制代码{ $out: "<output-collection>" }

准备以下数据：

复制代码> db.books.insertMany([
{ "_id" : 8751, "title" : "The Banquet", "author" : "Dante", "copies" : 2 },
{ "_id" : 8752, "title" : "Divine Comedy", "author" : "Dante", "copies" : 1 },
{ "_id" : 8645, "title" : "Eclogues", "author" : "Dante", "copies" : 2 },
{ "_id" : 7000, "title" : "The Odyssey", "author" : "Homer", "copies" : 10 },
{ "_id" : 7020, "title" : "Iliad", "author" : "Homer", "copies" : 10 }
])

假设要集合 books 的分组结果保存到名为 books_result 的集合中，对应示例如下：

复制代码> db.books.aggregate([
... { $group : {_id: "$author", books: {$push: "$title"}}},
... { $out : "books_result" }
... ])

命令执行后，MongoDB 将会创建 books_result 集合，并将分组结果保存到该集合中。集合 books_result 中的文档如下：

复制代码{ "_id" : "Homer", "books" : [ "The Odyssey", "Iliad" ] }
{ "_id" : "Dante", "books" : [ "The Banquet", "Divine Comedy", "Eclogues" ] }

以上就是 out 的基本用法和作用介绍，更多与 out 相关的知识可查阅官方文档 out。

Map-Reduce

Map-reduce 用于将大量数据压缩为有用的聚合结果，其语法格式如下：

复制代码db.runCommand(
               {
                 mapReduce: <collection>,
                 map: <function>,
                 reduce: <function>,
                 finalize: <function>,
                 out: <output>,
                 query: <document>,
                 sort: <document>,
                 limit: <number>,
                 scope: <document>,
                 jsMode: <boolean>,
                 verbose: <boolean>,
                 bypassDocumentValidation: <boolean>,
                 collation: <document>,
                 writeConcern: <document>
               }
             )

其中，db.runCommand({mapReduce: <collection>}) 也可以写成 db.collection.mapReduce()。各指令的对应描述如下：

指令	类型	描述
`mapReduce`	collection	集合名称，必填。
`map`	function	JavaScript 函数，必填。
`reduce`	function	JavaScript 函数，必填。
`out`	string or document	指定输出结果，必填。
`query`	document	查询条件语句。
`sort`	document	对文档进行排序。
`limit`	number	指定输入到 `map` 中的最大文档数量。
`finalize`	function	修改 `reduce` 的输出。
`scope`	document	指定全局变量。
`jsMode`	boolean	是否在执行`map`和`reduce` 函数之间将中间数据转换为 BSON 格式，默认 `false`。
`verbose`	boolean	结果中是否包含 `timing` 信息，默认 `false`。
`bypassDocumentValidation`	boolean	是否允许 `mapReduce`在操作期间绕过文档验证，默认 `false`。
`collation`	document	指定要用于操作的排序规则。
`writeConcern`	document	指定写入级别，不填写则使用默认级别。

简单的 mapReduce

一个简单的 mapReduce 语法示例如下：

复制代码var mapFunction = function() { ... };
var reduceFunction = function(key, values) { ... };
db.runCommand(
... {
... ... mapReduce: <input-collection>,
... ... map: mapFunction,
... ... reduce: reduceFunction,
... ... out: { merge: <output-collection> },
... ... query: <query>
... })

map 函数负责将每个输入的文档转换为零个或多个文档。map 结构如下：

复制代码function() {
   ...
   emit(key, value);
}

emit 函数的作用是分组，它接收两个参数：

key：指定用于分组的字段。
value：要聚合的字段。

在 map 中可以使用 this 关键字引用当前文档。reduce 结构如下：

复制代码function(key, values) {
   ...
   return result;
}

reduce 执行具体的数据处理操作，它接收两个参数：

key：与 map 中的 key 相同，即分组字段。
values：根据分组字段，将相同 key 的值放到同一个数组，values 就是包含这些分类数组的对象。

out 用于指定结果输出，out: <collectionName> 会将结果输出到新的集合，或者使用以下语法将结果输出到已存在的集合中：

复制代码out: { <action>: <collectionName>
        [, db: <dbName>]
        [, sharded: <boolean> ]
        [, nonAtomic: <boolean> ] }

要注意的是，如果 out 指定的 collection 已存在，那么它就会覆盖该集合。在开始学习之前，我们需要准备以下数据：

复制代码> db.mprds.insertMany([
... {_id: 1, numb: 3, score: 9, team: "B"},
... {_id: 2, numb: 6, score: 9, team: "A"},
... {_id: 3, numb: 24, score: 9, team: "A"},
... {_id: 4, numb: 6, score: 8, team: "A"}
... ])

接着定义 map 函数、reduce 函数，并将其应用到集合 mrexample 上。然后为输出结果指定存放位置，这里将输出结果存放在名为 mrexample_result 的集合中。

复制代码> var func_map = function(){emit(this.numb, this.score);};
> var func_reduce = function(key, values){return Array.sum(values);};
> db.mprds.mapReduce(func_map, func_reduce, {query: {team: "A"}, out: "mprds_result"})

map 函数指定了结果中包含的两个键，并将 this.class 相同的文档输出到同一个文档中。reduce 则对传入的列表进行求和，求和结果作为结果中的 value 。命令执行完毕后，结果会被存放在集合 mprds_result 中。用以下命令查看结果：

复制代码> db.mprds_result.find()
{ "_id" : 6, "value" : 17 }
{ "_id" : 24, "value" : 9 }

结果文档中的 _id 即 map 中的 this.numb，value 为 reduce 函数的返回值。

下图描述了此次 mapReduce 操作的完整过程：

在这里插入图片描述

finallize 剪枝

finallize 用于修改 reduce 的输出结果，其语法格式如下：

复制代码function(key, reducedValue) {
   ...
   return modifiedObject;
}

它接收两个参数：

key，与 map 中的 key 相同，即分组字段。

reducedValue，一个 Obecjt，是reduce 的输出。

上面我们介绍了 map 和 reduce，并通过一个简单的示例了解 mapReduce 的基本组成和用法。实际上我们还可以编写功能更丰富的 reduce 函数，甚至使用 finallize 修改 reduce 的输出结果。以下 reduce 函数将传入的 values 进行计算和重组，返回一个 reduceVal 对象：

复制代码> var func_reduce2 = function(key, values){
	reduceVal = {team: key, score: values, total: Array.sum(values), count: values.length};
	return reduceVal;
};

reduceVal 对象中包含 team、score、total 和 count 四个属性。但我们还想为其添加 avg 属性，那么可以在 finallize 函数中执行 avg 值的计算和 avg 属性的添加工作：

复制代码> var func_finalize = function(key, values){
	values.avg = values.total / values.count;
	return values;
};

map 保持不变，将这几个函数作用于集合 mprds 上，对应示例如下：

复制代码> db.mprds.mapReduce(func_map, func_reduce2, {query: {team: "A"}, out: "mprds_result", finalize: func_finalize})

命令执行后，结果会存入指定的集合中。此时，集合 mprds_result 内容如下：

复制代码{ "_id" : 6, "value" : { "team" : 6, "score" : [ 9, 8 ], "total" : 17, "count" : 2, "avg" : 8.5 } }
{ "_id" : 24, "value" : 9 }

下图描述了此次 mapReduce 操作的完整过程：

在这里插入图片描述

finallize 在 reduce 后面使用，微调 reduce 的处理结果。这着看起来像是一个园丁在修剪花圃的枝丫，所以人们将 finallize 形象地称为“剪枝”。

要注意的是：map 会将 key 值相同的文档中的 value 归纳到同一个对象中，这个对象会经过 reduce 和 finallize。对于 key 值唯一的那些文档，指定的 key 和 value 会被直接输出。

简单的聚合

除了 Aggregation Pipeline 和 Map-Reduce 这些复杂的聚合操作之外，MongoDB 还支持一些简单的聚合操作，例如 count、group 和 distinct 等。

count

count 用于计算集合或视图中的文档数，返回一个包含计数结果和状态的文档。其语法格式如下：

复制代码{
  count: <collection or view>,
  query: <document>,
  limit: <integer>,
  skip: <integer>,
  hint: <hint>,
  readConcern: <document>
}

count 支持的指令及对应描述如下：

指令	类型	描述
`count`	string	要计数的集合或视图的名称，必填。
`query`	document	查询条件语句。
`limit`	integer	指定要返回的最大匹配文档数。
`skip`	integer	指定返回结果之前要跳过的匹配文档数。
`hint`	string or document	指定要使用的索引，将索引名称指定为字符串或索引规范文档。

假设要统计集合 mprds 中的文档数量，对应示例如下：

复制代码> db.runCommand({count: 'mprds'})
{ "n" : 4, "ok" : 1 }

假设要统计集合 mprds 中 numb 为 6 的文档数量，对应示例如下：

复制代码> db.runCommand({count: 'mprds', query: {numb: {$eq: 6}}})
{ "n" : 2, "ok" : 1 }

指定返回结果之前跳过 1 个文档，对应示例如下：

复制代码> db.runCommand({count: 'mprds', query: {numb: {$eq: 6}}, skip: 1})
{ "n" : 1, "ok" : 1 }

更多关于 count 的知识可查阅官方文档 Count。

group

group 的作用是按指定的键对集合中的文档进行分组，并执行简单的聚合函数，它与 SQL 中的 SELECT ... GROUP BY 类似。其语法格式如下：

复制代码{
  group:
   {
     ns: <namespace>,
     key: <key>,
     $reduce: <reduce function>,
     $keyf: <key function>,
     cond: <query>,
     finalize: <finalize function>
   }
}

group 支持的指令及对应描述如下：

指令	类型	描述
`ns`	string	通过操作执行组的集合，必填。
`key`	ducoment	要分组的字段或字段，必填。
`$reduce`	function	在分组操作期间对文档进行聚合操作的函数。该函数有两个参数：当前文档和该组的聚合结果文档。必填。
`initial`	document	初始化聚合结果文档，必填。
`$keyf`	function	替代 `key`。指定用于创建“密钥对象”以用作分组密钥的函数。使用`$keyf`而不是 `key`按计算字段而不是现有文档字段进行分组。
`cond`	document	用于确定要处理的集合中的哪些文档的选择标准。如果省略，`group` 会处理集合中的所有文档。
`finalize`	function	在返回结果之前运行，此函数可以修改结果文档。

准备以下数据：

复制代码> db.sales.insertMany([
{_id: 1, orderDate: ISODate("2012-07-01T04:00:00Z"), shipDate: ISODate("2012-07-02T09:00:00Z"), attr: {name: "新款椰子鞋", price: 2999, size: 42, color: "香槟金"}},
{_id: 2, orderDate: ISODate("2012-07-03T05:20:00Z"), shipDate: ISODate("2012-07-04T09:00:00Z"), attr: {name: "高邦篮球鞋", price: 1999, size: 43, color: "狮王棕"}},
{_id: 3, orderDate: ISODate("2012-07-03T05:20:10Z"), shipDate: ISODate("2012-07-04T09:00:00Z"), attr: {name: "新款椰子鞋", price: 2999, size: 42, color: "香槟金"}},
{_id: 4, orderDate: ISODate("2012-07-05T15:11:33Z"), shipDate: ISODate("2012-07-06T09:00:00Z"), attr: {name: "极速跑鞋", price: 500, size: 43, color: "西湖蓝"}},
{_id: 5, orderDate: ISODate("2012-07-05T20:22:09Z"), shipDate: ISODate("2012-07-06T09:00:00Z"), attr: {name: "新款椰子鞋", price: 2999, size: 42, color: "香槟金"}},
{_id: 6, orderDate: ISODate("2012-07-05T22:35:20Z"), shipDate: ISODate("2012-07-06T09:00:00Z"), attr: {name: "透气网跑", price: 399, size: 38, color: "玫瑰红"}}
])

假设要将集合 sales 中的文档按照 attr.name 进行分组，并限定参与分组的文档的 shipDate 大于指定时间。对应示例如下：

复制代码> db.runCommand({
    group:{
    	ns: 'sales',
      key: {"attr.name": 1},
      cond: {shipDate: {$gt: ISODate('2012-07-04T00:00:00Z')}},
      $reduce: function(curr, result){},
      initial: {}
    }
})

命令执行后，会返回一个结果档。其中， retval 包含指定字段 attr.name 的数据，count 为参与分组的文档数量，keys 代表组的数量，ok 代表文档状态。结果文档如下：

复制代码{
	"retval" : [
		{
			"attr.name" : "高邦篮球鞋"
		},
		{
			"attr.name" : "新款椰子鞋"
		},
		{
			"attr.name" : "极速跑鞋"
		},
		{
			"attr.name" : "透气网跑"
		}
	],
	"count" : NumberLong(5),
	"keys" : NumberLong(4),
	"ok" : 1
}

上方示例指定的 key 是 attr.name。由于参与分组的 5 个文档中只有 2 个文档的 attr.name 是相同的，所以分组结果中的 keys 为 4，这代表集合 sales 中的文档被分成了 4 组。

将 attr.name换成 shipDate，看看结果会是什么。对应示例如下：

复制代码> db.runCommand(
{
    group:{
        ns: 'sales',
        key: {shipDate: 1},
        cond: {shipDate: {$gt: ISODate('2012-07-04T00:00:00Z')}},
        $reduce: function(curr, result){},
        initial: {}
        }
	}
)

命令执行后，返回如下结果：

复制代码{
	"retval" : [
		{
			"shipDate" : ISODate("2012-07-04T09:00:00Z")
		},
		{
			"shipDate" : ISODate("2012-07-06T09:00:00Z")
		}
	],
	"count" : NumberLong(5),
	"keys" : NumberLong(2),
	"ok" : 1
}

由于参与分组的 5 个文档中有几个文档的 shipDate 是重复的，所以分组结果中的 keys 为 2，这代表集合 sales 中的文档被分成了 2 组。

上面的示例并没有用到 reduce、 initial 和 finallize ，接下来我们将演示它们的用法和作用。假设要统计同组的销售总额，那么可以在 reduce 中执行具体的计算逻辑。对应示例如下：

复制代码> db.runCommand(
{
    group:{
        ns: 'sales',
        key: {shipDate: 1},
        cond: {shipDate: {$gt: ISODate('2012-07-04T00:00:00Z')}},
        $reduce: function(curr, result){
        	result.total += curr.attr.price;
        	},
        initial: {total: 0}
        }
	}
)

命令执行后，返回结果如下：

复制代码{
	"retval" : [
		{
			"shipDate" : ISODate("2012-07-04T09:00:00Z"),
			"total" : 4998
		},
		{
			"shipDate" : ISODate("2012-07-06T09:00:00Z"),
			"total" : 3898
		}
	],
	"count" : NumberLong(5),
	"keys" : NumberLong(2),
	"ok" : 1
}

人工验证一下，发货日期 shipDate 大于 2012-07-04T09:00:00Z 的文档为：

复制代码{ "_id" : 2, "orderDate" : ISODate("2012-07-03T05:20:00Z"), "shipDate" : ISODate("2012-07-04T09:00:00Z"), "attr" : { "name" : "高邦篮球鞋", "price" : 1999, "size" : 43, "color" : "狮王棕" } }
{ "_id" : 3, "orderDate" : ISODate("2012-07-03T05:20:10Z"), "shipDate" : ISODate("2012-07-04T09:00:00Z"), "attr" : { "name" : "新款椰子鞋", "price" : 2999, "size" : 42, "color" : "香槟金" } }

销售总额为 1999 + 2999 = 4998，与返回结果相同。发货日期 shipDate 大于 2012-07-06T09:00:00Z 的文档为：

复制代码{ "_id" : 4, "orderDate" : ISODate("2012-07-05T15:11:33Z"), "shipDate" : ISODate("2012-07-06T09:00:00Z"), "attr" : { "name" : "极速跑鞋", "price" : 500, "size" : 43, "color" : "西湖蓝" } }
{ "_id" : 5, "orderDate" : ISODate("2012-07-05T20:22:09Z"), "shipDate" : ISODate("2012-07-06T09:00:00Z"), "attr" : { "name" : "新款椰子鞋", "price" : 2999, "size" : 42, "color" : "香槟金" } }
{ "_id" : 6, "orderDate" : ISODate("2012-07-05T22:35:20Z"), "shipDate" : ISODate("2012-07-06T09:00:00Z"), "attr" : { "name" : "透气网跑", "price" : 399, "size" : 38, "color" : "玫瑰红" } }

销售总额为 500 + 2999 + 399 = 3898，与返回结果相同。

有时候可能需要统计每个组的文档数量以及计算平均销售额，对应示例如下：

复制代码> db.runCommand(
{
    group:{
        ns: 'sales',
        key: {shipDate: 1},
        cond: {shipDate: {$gt: ISODate('2012-07-04T00:00:00Z')}},
        $reduce: function(curr, result){
        	result.total += curr.attr.price;
        	result.count ++;
        	},
        initial: {total: 0, count: 0},
        finalize: function(result){
        	result.avg = Math.round(result.total / result.count);
        	}
        }
	}
)

上面的示例中改动了 $reduce 函数，目的是为了统计 count。然后新增了 finalize，目的是计算分组中的平均销售额。命令执行后，返回以下文档：

复制代码{
	"retval" : [
		{
			"shipDate" : ISODate("2012-07-04T09:00:00Z"),
			"total" : 4998,
			"count" : 2,
			"avg" : 2499
		},
		{
			"shipDate" : ISODate("2012-07-06T09:00:00Z"),
			"total" : 3898,
			"count" : 3,
			"avg" : 1299
		}
	],
	"count" : NumberLong(5),
	"keys" : NumberLong(2),
	"ok" : 1
}

以上就是 group 的基本用法和作用介绍，更多与 group 相关的知识可查阅官方文档 group。

distinct

distinct 的作用是查找单个集合中指定字段的不同值，其语法格式如下：

复制代码{
  distinct: "<collection>",
  key: "<field>",
  query: <query>,
  readConcern: <read concern document>,
  collation: <collation document>
}

distinct 支持的指令及对应描述如下：

指令	类型	描述
`distinct`	string	集合名称，必填。
`key`	string	指定的字段，必填。
`query`	document	查询条件语句。
`readConcern`	document
`collation`	document

准备以下数据：

复制代码> db.dress.insertMany([
... {_id: 1, "dept": "A", attr: {"款式": "立领", color: "red" }, sizes: ["S", "M" ]},
... {_id: 2, "dept": "A", attr: {"款式": "圆领", color: "blue" }, sizes: ["M", "L" ]},
... {_id: 3, "dept": "B", attr: {"款式": "圆领", color: "blue" }, sizes: "S" },
... {_id: 4, "dept": "A", attr: {"款式": "V领", color: "black" }, sizes: ["S" ] }
])

假设要统计集合 dress 中所有文档的 dept 字段的不同值，对应示例如下：

复制代码> db.runCommand ( { distinct: "dress", key: "dept" } )
{ "values" : [ "A", "B" ], "ok" : 1 }

或者看看有那些款式，对应示例如下

复制代码> db.runCommand ( { distinct: "dress", key: "attr.款式" } )
{ "values" : [ "立领", "圆领", "V领" ], "ok" : 1 }

就算值是数组， distinct 也能作出正确处理，对应示例如下：

复制代码> db.runCommand ( { distinct: "dress", key: "sizes" } )
{ "values" : [ "M", "S", "L" ], "ok" : 1 }

流式聚合操作小结

以上就是本篇对 MongoDB 中流式聚合操作的介绍。聚合与管道的概念并不常见，但是理解起来也不难。只要跟着示例思考，并动手实践，相信你很快就能够熟练掌握聚合操作。

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