Vergleichsoperatoren: $eq, $gt, $lt, $in

Einfache Gleichheitsfilter wie { status: 'active' } sind nützlich, aber echte Abfragen benötigen mehr Differenzierung. MongoDB bietet eine umfangreiche Gruppe von Abfrageoperatoren mit dem Präfix $, die Bedingungen jenseits einfacher Gleichheit ausdrücken. Mit diesen Operatoren können Sie nach numerischen Bereichen, der Zugehörigkeit zu einer Liste, dem Vorhandensein von Werten und Mustern filtern.

Vergleichsoperatoren sind die am häufigsten verwendete Kategorie. Sie funktionieren mit jedem vergleichbaren BSON-Typ: Zahlen, Zeichenfolgen (lexikografischer Vergleich), Datumsangaben und sogar ObjectIds (chronologische Reihenfolge, da ObjectIds Zeitstempel codieren).

Der Operator $eq prüft ausdrücklich auf Gleichheit: { age: { $eq: 30 } }. In den meisten Fällen ist die Kurzschreibweise { age: 30 } identisch und wegen der besseren Lesbarkeit vorzuziehen. $eq ist hauptsächlich dann nützlich, wenn der Operator innerhalb eines anderen Ausdrucks wie $expr benötigt wird.

Ein Unterschied besteht darin, dass $eq innerhalb von Ausdrücken einer Aggregationspipeline erforderlich ist, wenn zwei Feldwerte verglichen werden (z. B. { $eq: ['$price', '$salePrice'] }). Verwenden Sie in regulären Find-Filtern die Kurzschreibweise für Gleichheit, sofern ein bestimmter Kontext nicht die Operatorsyntax erfordert.

$gt (größer als) und $gte (größer oder gleich) filtern Dokumente, deren Feldwert einen Schwellenwert überschreitet. Sie funktionieren mit Zahlen, Datumsangaben, Zeichenfolgen (lexikografische Reihenfolge) und ObjectIds.

Vergleiche von Datumsangaben sind besonders leistungsfähig: { createdAt: { $gte: new Date('2024-01-01') } } findet alle Dokumente, die seit dem 1. Januar 2024 erstellt wurden. Diese Abfrage kann einen Index auf createdAt für eine Leistung von O(log n) verwenden, wodurch Bereichsabfragen selbst in großen Collections äußerst effizient werden.

$lt (kleiner als) und $lte (kleiner oder gleich) sind die Gegenstücke zu $gt/$gte. Kombinieren Sie beide Operatoren für dasselbe Feld, um eine Bereichsabfrage zu erstellen. MongoDB wendet beide Bedingungen auf dasselbe Feld an, entsprechend BETWEEN in SQL.

Bereichsabfragen für indizierte Felder sind sehr effizient, da MongoDB im Index zur unteren Grenze springen und bis zur oberen Grenze vorwärts suchen kann. Dabei werden nur die relevanten Einträge berücksichtigt. Dies ist einer der Hauptgründe, Felder zu indizieren, nach denen Sie häufig anhand von Bereichen filtern.

$ne (ungleich) findet Dokumente, deren Feldwert nicht dem angegebenen Wert entspricht. Der Operator findet auch Dokumente, in denen das Feld überhaupt nicht vorhanden ist, da ein fehlendes Feld implizit keinem Wert entspricht.

Seien Sie bei der Verwendung von $ne für große, nicht indizierte Collections vorsichtig: MongoDB kann einen Index normalerweise nicht effizient für eine Negation verwenden und greift möglicherweise auf einen Collection-Scan zurück. Bevorzugen Sie bei stark gefilterten Abfragen nach Möglichkeit positive Bedingungen ($eq, $in) gegenüber negativen.

$in findet Dokumente, deren Feldwert einem beliebigen Wert in einem angegebenen Array entspricht. Der Operator entspricht der SQL-Klausel IN in MongoDB. Das ist wesentlich kompakter, als mehrere $or-Bedingungen für dasselbe Feld zu schreiben.

Bei einem indizierten Feld wird $in als mehrere Punktabfragen im Indexbaum implementiert – eine pro Wert im Array –, was sehr effizient ist. Bei großen Listen mit Hunderten von Werten nimmt die Leistung ab, aber für typische Anwendungsfälle mit 5 bis 20 Werten ist $in eine gute Wahl.

$nin (nicht in) ist die Negation von $in. Der Operator findet Dokumente, deren Feldwert nicht im angegebenen Array enthalten ist (und auch Dokumente, in denen das Feld fehlt). Wie $ne kann er weniger effizient als $in sein, da häufig Dokumente durchsucht werden müssen.

Ein praktischer Anwendungsfall ist das Ausschließen einer bekannten Gruppe von IDs. Wenn ein Benutzer bestimmte andere Benutzer blockiert hat, können Sie deren Inhalte ausschließen: { authorId: { $nin: blockedUserIds } }. Halten Sie die Ausschlussliste für eine optimale Leistung klein.

Sie können mehrere Vergleichsoperatoren für dasselbe oder für unterschiedliche Felder in einer einzelnen Abfrage kombinieren. Wenn Operatoren in einem Objekt für dasselbe Feld angegeben werden, bilden sie ein implizites AND – beide Bedingungen müssen erfüllt sein. Bei unterschiedlichen Feldern müssen ebenfalls beide Bedingungen erfüllt sein.

Erstellen Sie komplexe Filter, indem Sie jedes Feld unabhängig betrachten und die Bedingungen kombinieren. MongoDB wertet alle Feldbedingungen gemeinsam aus und verwendet verfügbare Indizes, um die Anzahl der untersuchten Dokumente zu minimieren.

Vergleiche von Datumsangaben gehören in realen Anwendungen zu den häufigsten Einsatzgebieten von Vergleichsoperatoren. MongoDBs BSON-Typ Date speichert Datumsangaben als 64-Bit-Millisekundenwerte, sodass alle Vergleichsoperatoren auf Datumsfeldern natürlich funktionieren.

Häufige Muster sind das Finden von Datensätzen, die in den letzten N Tagen erstellt wurden, das Filtern aktiver Abonnements, die nach heute ablaufen, und Bereichsabfragen für Berichtszeiträume. Erstellen Sie in der Abfrage immer Date-Objekte. Vergleichen Sie Datumsangaben niemals als Zeichenfolgen, da der lexikografische Vergleich für die meisten Datumsformate falsche Ergebnisse liefert.

Vergleichsoperatoren profitieren enorm von Indizes. Ein Index für ein numerisches Feld verwandelt einen O(n)-Scan in O(log n + Ergebnisgröße). Wichtige Punkte:

• Bereichsabfragen ($gt, $lt) können einen Einzelfeldindex verwenden, um direkt zum Beginn des Bereichs zu navigieren
• $in führt mehrere Punktabfragen im Index durch – eine pro Wert
• Negationsoperatoren ($ne, $nin) durchsuchen häufig den Index, statt Punktabfragen zu verwenden, und sind daher weniger effizient
• Verwenden Sie explain('executionStats'), um zu überprüfen, dass Ihre Vergleichsabfragen IXSCAN und nicht COLLSCAN verwenden

Vergleichsoperatoren treten in zwei Kontexten auf: als Abfrageoperatoren in find()-Filtern (mit der Syntax { field: { : value } }) und als Ausdrucksoperatoren in den Aggregationspipeline-Phasen und (mit einer anderen Syntax: { : ['', value] }).

In geben Ausdrucksoperatoren einen booleschen Wert oder einen berechneten Wert zurück. Sie können beispielsweise ein berechnetes Feld isExpensive hinzufügen, das true ist, wenn der Preis 100 überschreitet: { : { isExpensive: { : ['', 100] } } }. Die Phase verwendet dieselbe Abfragesyntax wie find().

In dieser Lektion haben Sie gelernt: $gt/$gte/$lt/$lte erstellen Bereichsbedingungen für Zahlen, Datumsangaben und Zeichenfolgen und funktionieren bei Bereichsscans mit O(log n) mit Indizes; $in findet jeden Wert aus einer Liste und ist deutlich lesbarer und effizienter als mehrere $or-Gleichheitsbedingungen für dasselbe Feld; und $ne/$nin sind Negationsoperatoren, die alles außerhalb des angegebenen Werts bzw. der angegebenen Liste finden, aber weniger effizient mit Indizes arbeiten als ihre positiven Gegenstücke. Als Nächstes sehen wir uns logische Operatoren – $and, $or, $nor und $not – an, um Bedingungen für unterschiedliche Felder zu kombinieren.