在MongoDB集合中，只检索对象数组中查询的元素

Question

假设您在我的集合中有以下文档：

{  
   "_id":ObjectId("562e7c594c12942f08fe4192"),
   "shapes":[  
      {  
         "shape":"square",
         "color":"blue"
      },
      {  
         "shape":"circle",
         "color":"red"
      }
   ]
},
{  
   "_id":ObjectId("562e7c594c12942f08fe4193"),
   "shapes":[  
      {  
         "shape":"square",
         "color":"black"
      },
      {  
         "shape":"circle",
         "color":"green"
      }
   ]
}

执行查询：

db.test.find({"shapes.color": "red"}, {"shapes.color": 1})

或者

db.test.find({shapes: {"$elemMatch": {color: "red"}}}, {"shapes.color": 1})

返回匹配的文档（文档1），但始终包含shapes中的所有数组项。

{ "shapes": 
  [
    {"shape": "square", "color": "blue"},
    {"shape": "circle", "color": "red"}
  ] 
}

然而，我想要获取包含color=red的数组中的文档(文档1)：

{ "shapes": 
  [
    {"shape": "circle", "color": "red"}
  ] 
}

我该如何做这件事？

- Sebtm

Answer 1

MongoDB 2.2的新$elemMatch投影运算符提供了另一种方式来改变返回的文档，仅包含第一个匹配的shapes元素：

db.test.find(
    {"shapes.color": "red"}, 
    {_id: 0, shapes: {$elemMatch: {color: "red"}}});

返回：

{"shapes" : [{"shape": "circle", "color": "red"}]}

在2.2版本中，您也可以使用$投影操作符来实现此操作，其中投影对象字段名称中的$表示查询结果中第一个匹配数组元素的索引。以下代码将返回与上面相同的结果：

db.test.find({"shapes.color": "red"}, {_id: 0, 'shapes.$': 1});

MongoDB 3.2 更新

从3.2版本开始，您可以使用新的$filter聚合操作符来在投影期间过滤数组，这样就可以包含所有匹配项，而不仅仅是第一个。

db.test.aggregate([
    // Get just the docs that contain a shapes element where color is 'red'
    {$match: {'shapes.color': 'red'}},
    {$project: {
        shapes: {$filter: {
            input: '$shapes',
            as: 'shape',
            cond: {$eq: ['$$shape.color', 'red']}
        }},
        _id: 0
    }}
])

结果：

[ 
    {
        "shapes" : [ 
            {
                "shape" : "circle",
                "color" : "red"
            }
        ]
    }
]

- JohnnyHK

---

如果我希望它返回与之匹配的所有元素而不仅仅是第一个，有什么解决方案吗？ - Steve Ng

此查询仅返回数组“shapes”，不会返回其他字段。有人知道如何同时返回其他字段吗？ - Mark Thien

这个也可以运行：db.test.find({}, {shapes: {$elemMatch: {color: "red"}}}); - Paul

@johnnyhk 如何在数组中使用它，假设我必须返回颜色与 ["red", "green", "blue"] 匹配的形状？ - iit2011081

这是一个错误吗：$$shape.color？$filter的条件中双重$$。 - Augusto Jara

Answer 2

MongoDB 2.2+中的新的聚合框架提供了一种替代Map/Reduce的方法。使用$unwind操作符可以将你的shapes数组拆分成一系列文档，以便进行匹配:

db.test.aggregate(
  // Start with a $match pipeline which can take advantage of an index and limit documents processed
  { $match : {
     "shapes.color": "red"
  }},
  { $unwind : "$shapes" },
  { $match : {
     "shapes.color": "red"
  }}
)

结果为：

{
    "result" : [
        {
            "_id" : ObjectId("504425059b7c9fa7ec92beec"),
            "shapes" : {
                "shape" : "circle",
                "color" : "red"
            }
        }
    ],
    "ok" : 1
}

- Stennie

---

在这种情况下，$elemMatch是另一个选项。我实际上是通过一个Google Group的问题来到这里的，其中$elemMatch无法工作，因为它仅返回每个文档的第一个匹配项。 - Stennie

谢谢，我之前不知道这个限制，现在知道了很好。抱歉删除了你回复的评论，我决定发表另一个答案，不想让人们感到困惑。 - JohnnyHK

没问题，现在已经有三个有用的回答了，;-) - Stennie

对于其他的搜索者，除了这个之外，我还尝试添加 { $project : { shapes : 1 } } - 这似乎有效，并且如果包含文档很大，你只想查看 shapes 键值时将会很有帮助。 - user1063287

@calmbird 我更新了示例，包括一个初始的 $match 阶段。如果您对更高效的功能建议感兴趣，我建议在 MongoDB 问题跟踪器中关注/点赞 SERVER-6612：支持在投影中投影多个数组值，如 $elemMatch 投影说明符。 - Stennie

Answer 3

注意：这个答案提供的解决方案仅适用于MongoDB 2.2及以上版本之前。如果你使用的是更高版本的MongoDB，请查看其他答案。

字段选择器参数仅限于完整属性，无法用于选择数组的部分内容，只能选择整个数组。我尝试使用$ positional operator，但是它没有起作用。

最简单的方法是在客户端中过滤形状。

如果你确实需要直接从MongoDB获得正确的输出，可以使用映射-减少来过滤形状。

function map() {
  filteredShapes = [];

  this.shapes.forEach(function (s) {
    if (s.color === "red") {
      filteredShapes.push(s);
    }
  });

  emit(this._id, { shapes: filteredShapes });
}

function reduce(key, values) {
  return values[0];
}

res = db.test.mapReduce(map, reduce, { query: { "shapes.color": "red" } })

db[res.result].find()

- Niels van der Rest

Answer 4

另一个有趣的方法是使用$redact，它是MongoDB 2.6的新聚合特性之一。如果您正在使用2.6，您不需要$unwind，因为这可能会在处理大型数组时导致性能问题。

db.test.aggregate([
    { $match: { 
         shapes: { $elemMatch: {color: "red"} } 
    }},
    { $redact : {
         $cond: {
             if: { $or : [{ $eq: ["$color","red"] }, { $not : "$color" }]},
             then: "$$DESCEND",
             else: "$$PRUNE"
         }
    }}]);

$redact "根据文档本身存储的信息限制文档内容"。因此，它只能在文档内部运行。它基本上从头到尾扫描您的文档，并检查它是否与$cond中的if条件匹配。如果匹配，则会保留内容（$$DESCEND）或删除内容（$$PRUNE）。

在上面的示例中，首先$match返回整个shapes数组，然后$redact将其削减到预期结果。

请注意，{$not:"$color"}是必要的，因为它也会扫描顶级文档，如果$redact在顶级上没有找到color字段，这将返回false，可能会删去整个文档，这是我们不想要的。

- anvarik

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完美的答案。正如您所提到的，$unwind 将消耗大量 RAM。因此，与之相比，这将更好。 - manojpt

我有一个疑问。在这个例子中，“shapes”是一个数组。 “$redact”会扫描“shapes”数组中的所有对象吗？ 这样对性能有好处吗？ - manojpt

这是关于编程的内容，请将其从英语翻译成中文。只返回翻译后的文本：不是全部，而是您第一个匹配的结果。这就是为什么将 $match 作为聚合管道的第一个阶段的原因。 - anvarik

如果在“color”字段上创建了索引，它是否仍将扫描“shapes”数组中的所有对象？？？有哪些匹配数组中多个对象的有效方法？ - manojpt

@anvarik 如果我理解正确的话，没有办法使用在数组字段上定义的索引来加速匹配数组元素的检索：无论是$unwind还是$redact都必须扫描整个数组，但$redact使用的RAM要少得多，因为它只在单个文档上工作，而不是为每个数组元素创建一个“文档副本”。我是对的还是我漏掉了什么？ - Cec

太棒了！我不明白$eq在这里是如何工作的。最初我没有使用它，但这对我没有起作用。不知何故，它会在形状数组中查找匹配项，但查询从未指定要查找哪个数组。比如，如果文档有形状和大小，$eq会在两个数组中查找匹配项吗？$redact只是在文档中查找与“if”条件匹配的任何内容吗？ - Onosa

Answer 5

使用$slice可以更好地查询匹配的数组元素，有助于返回数组中的重要对象。

db.test.find({"shapes.color" : "blue"}, {"shapes.$" : 1})

$slice对于已知元素的索引值很有帮助，但有时您可能想要任何匹配您条件的数组元素。您可以使用$运算符返回匹配的元素。

- Narendran

---

它会返回所有包含 shapes.color : blue 的文档还是只返回第一个？ - kojot

@kojot 这将只返回一个。 - undefined

Answer 6

 db.getCollection('aj').find({"shapes.color":"red"},{"shapes.$":1})

输出

{

   "shapes" : [ 
       {
           "shape" : "circle",
           "color" : "red"
       }
   ]
}

- Viral Patel

---

感谢您的查询，但是尽管条件匹配了数组中的多个元素，它仅返回第一个元素。有什么建议吗？ - Deepam Gupta

Answer 7

在 MongoDB 中使用 find 的语法是：

    db.<collection name>.find(query, projection);

而你编写的第二个查询语句，即

    db.test.find(
    {shapes: {"$elemMatch": {color: "red"}}}, 
    {"shapes.color":1})

在这个查询中，你使用了$elemMatch运算符作为查询部分，然而如果你将此运算符用于投影部分，那么你将会得到所需的结果。你可以按照以下方式编写查询：

     db.users.find(
     {"shapes.color":"red"},
     {_id:0, shapes: {$elemMatch : {color: "red"}}})

这将会给你所期望的结果。

- Vicky

---

这对我有效。然而，在查询参数中（find方法的第一个参数）似乎不需要"shapes.color":"red"。你可以用{}替换它并获得相同的结果。 - Erik Olson

@ErikOlson 您在上述情况下的建议是正确的，我们需要找到所有具有红色的文档，并仅对它们应用投影。但是，假设有人需要查找所有具有蓝色的文档，但它应该仅返回那些颜色为红色的形状数组元素。在这种情况下，上面的查询也可以被其他人引用。 - Vicky

这似乎是最简单的方法，但我无法使其工作。它只返回第一个匹配的子文档。 - newman

@MahmoodHussain 这个答案已经有将近7年的历史了，所以可能是版本问题。你能否查看最新的文档呢？我会尝试在最新版本上运行类似的代码，并分享我的发现。你能解释一下你想要实现什么吗？ - Vicky

嗨@MahmoodHussain，这看起来不像是本地的mongodb查询。您是否使用Mongoose或其他库来查询mongo？此问题仅适用于本地mongo查询。请提供有关您的实现的更多详细信息，并可能共享对象结构。您可以在此处创建一个新问题，其中包含所有详细信息，我们可以在那里更好地帮助您。 - Vicky

Answer 8

你只需要运行查询

db.test.find(
{"shapes.color": "red"}, 
{shapes: {$elemMatch: {color: "red"}}});

这个查询的输出结果是

{
    "_id" : ObjectId("562e7c594c12942f08fe4192"),
    "shapes" : [ 
        {"shape" : "circle", "color" : "red"}
    ]
}

正如你期望的那样，它将从数组中精确地返回与颜色：“red”匹配的字段。

- Vaibhav Patil

Answer 9

感谢 JohnnyHK。

这里我想要补充更多复杂的用法。

// Document 
{ 
"_id" : 1
"shapes" : [
  {"shape" : "square",  "color" : "red"},
  {"shape" : "circle",  "color" : "green"}
  ] 
} 

{ 
"_id" : 2
"shapes" : [
  {"shape" : "square",  "color" : "red"},
  {"shape" : "circle",  "color" : "green"}
  ] 
} 


// The Query   
db.contents.find({
    "_id" : ObjectId(1),
    "shapes.color":"red"
},{
    "_id": 0,
    "shapes" :{
       "$elemMatch":{
           "color" : "red"
       } 
    }
}) 


//And the Result

{"shapes":[
    {
       "shape" : "square",
       "color" : "red"
    }
]}

- Eddy

Answer 10

除了$project，否则匹配元素将与文档中的其他元素合并更加适当。

db.test.aggregate(
  { "$unwind" : "$shapes" },
  { "$match" : { "shapes.color": "red" } },
  { 
    "$project": {
      "_id":1,
      "item":1
    }
  }
)

- shakthydoss

---

你能否描述一下这个程序是如何利用输入和输出集来实现的？ - Alexander Mills