Fråga efter arrayer: $all, $size och elementmatchning

I MongoDB är arrayer en inbyggd BSON-typ som kan lagras direkt i ett dokumentfält. Till skillnad från relationsdatabaser, där arrayer kräver en separat kopplingstabell, låter MongoDB er bädda in arrayer av valfri typ – skalärer, underdokument eller blandade typer – direkt i dokumentet. Det gör arrayer till en av de mest användbara funktionerna, men också till en av de mest nyanserade att fråga på rätt sätt.

Ett enkelt likhetsfilter på ett arrayfält kontrollerar om arrayen innehåller det angivna värdet som ett element. Ni behöver ingen särskild operator – skriv bara filtret som om fältet vore en skalär. MongoDB matchar alla dokument där arrayen innehåller exakt det värdet, oavsett var i arrayen det förekommer.

$all-operatorn matchar dokument där arrayen innehåller alla angivna värden, i valfri ordning. Till skillnad från en vanlig likhetskontroll (som matchar ett enda element) kräver $all att varje angivet element finns med. Se det som flera AND-villkor för medlemskap i arrayen.

$size-operatorn matchar dokument där arrayfältet innehåller exakt det angivna antalet element. Den accepterar ett bokstavligt heltal – Ni kan inte använda intervalljämförelser som $gt direkt med $size. För längdkontroller baserade på intervall kan Ni använda ett fält som lagrar arrayens längd bredvid arrayen, eller använda en aggregation med $where.

Ni kan söka efter en specifik position i en array med punktnotation och ett indexnummer. Exempelvis matchar { 'scores.0': 100 } dokument där det första elementet i arrayen scores är 100. Detta är användbart när arrayens ordning har betydelse, till exempel i en rangordnad lista eller en tidsordnad sekvens.

En subtil fallgrop är att MongoDB tillämpar varje villkor oberoende över alla arrayelement – inte på ett enda element – när Ni filtrerar en array med underdokument med flera villkor på olika fält. Detta kallas problemet med spridda fält. Exempelvis matchar { 'scores.value': { $gt: 90 }, 'scores.grade': 'A' } om något element har värdet > 90 OCH något element har betyget 'A' – de behöver inte vara samma element.

$elemMatch-frågeoperatorn löser problemet med spridda fält genom att kräva att alla villkor uppfylls av samma enskilda arrayelement. Omslut villkoren med { $elemMatch: { condition1, condition2 } }, så returnerar MongoDB endast dokument där minst ett arrayelement uppfyller alla angivna villkor samtidigt.

$elemMatch kan även användas på arrayer med skalära värden (strängar och tal) när Ni behöver tillämpa flera operatorer på samma element. Exempelvis för att hitta element som både är större än 10 och mindre än 20 – utan $elemMatch skulle dessa villkor kunna uppfyllas av två olika element.

Ni kan använda $all med $elemMatch-uttryck inuti för att kräva flera komplexa villkor över flera olika arrayelement. Varje $elemMatch inuti $all måste uppfyllas av ett annat element. Detta mönster behövs sällan, men är tillgängligt för komplexa krav med flera villkor och flera element.

Ett index på ett arrayfält blir automatiskt ett multikey-index i MongoDB, med en indexpost per arrayelement. Det innebär att frågor som { tags: 'electronics' } och { tags: { $all: ['electronics', 'portable'] } } båda drar nytta av indexet. Ett sammansatt index kan dock inte ha multikey för mer än ett arrayfält per dokument – ett försök att göra det genererar ett fel.

Arrayfrågor med $all och $elemMatch kan ibland ge oväntad indexanvändning. Kontrollera alltid med explain('executionStats'). Ett $size-filter visar IXSCAN på multikey-indexet men granskar ändå alla indexposter, eftersom storleken inte lagras i indexet. En $elemMatch på indexerade fält använder IXSCAN för de matchande elementvillkoren.

I den här lektionen har Ni lärt Er att $all kräver att en array innehåller alla angivna värden, att $size matchar arrayer med ett exakt antal element och att $elemMatch säkerställer att flera villkor gäller för samma enskilda arrayelement, vilket löser problemet med spridda fält. Nästa steg är att gå djupare in på $elemMatch för matchning av arrayens underdokument.