mongodb实现同库联表查询方法示例

1. MongoDB简介

MongoDB是一款面向文档的开源数据库系统，由C++语言编写，旨在为WEB应用提供可扩展、高性能、完全无操作数据库的解决方案。在MongoDB中，数据存储在类似于JSON的BSON格式中，BSON是一种二进制编码格式，能够高效地存储数据。MongoDB的特点是高性能、高可扩展性、丰富的查询语言、支持的复杂数据结构以及灵活的数据模型。

2. MongoDB联表查询

MongoDB是一款NoSQL数据库，相对于关系型数据库而言，它对于联表查询有自己独特的处理方式。在关系型数据库中，为了实现两张表的关联查询，需要使用JOIN操作，而在MongoDB中，可以通过嵌套数据结构和引用方式完成多张表的关联操作。

2.1. 嵌套数据结构

在MongoDB中，可以将一个文档对象嵌套在另一个文档对象中，从而实现对多个集合的关联操作。例如：

// 学生集合
{
    "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e96"),
    "name": "张三",
    "age": 18,
    "class": "1班",
    "grade": {
        "math": 90,
        "english": 80,
        "chinese": 85
    }
}
// 班级集合
{
    "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e97"),
    "name": "1班",
    "teacher": "李老师"
}

上述代码中，可以看到学生集合中的class属性和班级集合中的name属性可以建立起联系，达到关联查询的目的。在查询时，可以使用$lookup操作符完成两张表之间的关联操作，示例如下：

db.students.aggregate([
    {
        $lookup: {
            from: "classes",
            localField: "class",
            foreignField: "name",
            as: "class_info"
        }
    }
])

其中，$lookup操作符将学生集合与班级集合进行关联，通过localField和foreignField指定关联的字段，as用来指定关联之后的输出结果。执行完成后，将返回下面的结果：

{
    "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e96"),
    "name": "张三",
    "age": 18,
    "class": "1班",
    "grade": {
        "math": 90,
        "english": 80,
        "chinese": 85
    },
    "class_info": [
        {
            "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e97"),
            "name": "1班",
            "teacher": "李老师"
        }
    ]
}

2.2. 引用方式

除了嵌套数据结构，MongoDB还支持引用方式进行多张表的关联操作。在引用方式中，通过在一个集合中添加另一个集合文档的id字段，实现两张表之间的关联。例如：

// 学生集合
{
    "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e96"),
    "name": "张三",
    "age": 18,
    "class_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e97"),
    "grade": {
        "math": 90,
        "english": 80,
        "chinese": 85
    }
}
// 班级集合
{
    "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e97"),
    "name": "1班",
    "teacher": "李老师"
}

在上述代码中，学生集合中的class_id属性和班级集合中的_id属性可以建立起联系，达到关联查询的目的。在查询时，可以使用$lookup操作符完成两张表之间的关联操作，示例如下：

db.students.aggregate([
    {
        $lookup: {
            from: "classes",
            localField: "class_id",
            foreignField: "_id",
            as: "class_info"
        }
    }
])

其中，$lookup操作符将学生集合与班级集合进行关联，通过localField和foreignField指定关联的字段，as用来指定关联之后的输出结果。执行完成后，将返回下面的结果：

{
    "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e96"),
    "name": "张三",
    "age": 18,
    "class_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e97"),
    "grade": {
        "math": 90,
        "english": 80,
        "chinese": 85
    },
    "class_info": [
        {
            "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e97"),
            "name": "1班",
            "teacher": "李老师"
        }
    ]
}

3. 同库联表查询方法示例

在MongoDB中，同库联表查询可以通过$lookup操作符和嵌套数据结构的方式来实现。下面是使用嵌套数据结构方式进行同库联表查询的示例：

// 创建订单集合
db.createCollection("orders")
// 向订单集合中插入数据
db.orders.insert([
    {
        "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e98"),
        "product": "牛仔裤",
        "price": 200.0,
        "quantity": 2,
        "customer": {
            "name": "张三",
            "address": "北京市朝阳区"
        }
    },
    {
        "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e99"),
        "product": "衬衫",
        "price": 100.0,
        "quantity": 1,
        "customer": {
            "name": "李四",
            "address": "上海市浦东新区"
        }
    }
])
// 查询订单集合并关联顾客集合
db.orders.aggregate([
    {
        $lookup: {
            from: "orders",
            localField: "customer",
            foreignField: "_id",
            as: "customer_info"
        }
    }
])

上述代码中，插入了两条订单数据，每条订单都包含一个顾客对象。在执行查询时，$lookup操作符将订单集合与顾客集合进行关联，通过localField和foreignField指定关联的字段，as用来指定关联之后的输出结果。执行完成后，将返回下面的结果：

{
    "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e98"),
    "product": "牛仔裤",
    "price": 200.0,
    "quantity": 2,
    "customer": {
        "name": "张三",
        "address": "北京市朝阳区"
    },
    "customer_info": []
},
{
    "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e99"),
    "product": "衬衫",
    "price": 100.0,
    "quantity": 1,
    "customer": {
        "name": "李四",
        "address": "上海市浦东新区"
    },
    "customer_info": []
}

由于顾客集合并不存在，因此返回的结果中，customer_info数组为空。

3.1. $unwind操作符

在上面的示例中，如果将顾客对象改成数组格式，结果如下：

db.orders.insert([
    {
        "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e98"),
        "product": "牛仔裤",
        "price": 200.0,
        "quantity": 2,
        "customer": [
            {
                "name": "张三",
                "address": "北京市朝阳区"
            }
        ]
    },
    {
        "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e99"),
        "product": "衬衫",
        "price": 100.0,
        "quantity": 1,
        "customer": [
            {
                "name": "李四",
                "address": "上海市浦东新区"
            }
        ]
    }
])

执行同样的查询操作，结果如下：

{
    "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e98"),
    "product": "牛仔裤",
    "price": 200.0,
    "quantity": 2,
    "customer": [
        {
            "name": "张三",
            "address": "北京市朝阳区"
        }
    ]
},
{
    "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e99"),
    "product": "衬衫",
    "price": 100.0,
    "quantity": 1,
    "customer": [
        {
            "name": "李四",
            "address": "上海市浦东新区"
        }
    ]
}

可以看到，查询结果并没有关联顾客信息。这是因为如果字段值为数组，则需要使用$unwind操作符将数组拆分。例如：

db.orders.aggregate([
    { $unwind: "$customer" },
    {
        $lookup: {
            from: "orders",
            localField: "customer",
            foreignField: "_id",
            as: "customer_info"
        }
    }
])

执行上述操作后，将返回如下结果：

{
    "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e98"),
    "product": "牛仔裤",
    "price": 200.0,
    "quantity": 2,
    "customer": {
        "name": "张三",
        "address": "北京市朝阳区"
    },
    "customer_info": []
},
{
    "_id": ObjectId("5e3f7e72c287e604696a0e99"),
    "product": "衬衫",
    "price": 100.0,
    "quantity": 1,
    "customer": {
        "name": "李四",
        "address": "上海市浦东新区"
    },
    "customer_info": []
}

$unwind操作符将顾客对象拆分成单独的文档，然后关联订单集合得到最终的查询结果。

4. 总结

在MongoDB中，联表查询有嵌套数据结构和引用方式两种方式。如果需要关联的字段为对象，则可以使用嵌套数据结构方式；如果需要关联的字段为数组，则需要使用$unwind操作符拆分成单独的文档，然后再使用嵌套数据结构方式关联查询。$lookup操作符是MongoDB中关联查询操作的关键操作符，通过它可以实现对多张表的关联查询操作。