學習MongoDB--（4-3）：MongoDB查詢(遊標使用)

MongoDB中find()函數返回一個遊標，用戶端通過對遊標進行一些設定就能對查詢結果進行有效地控制，如可以限制查詢得到的結果數量、跳過部分結果、或對結果集按任意鍵進行排序等。我們之前在Shell中進行操作，都是直接使用find()函數，並沒有使用其傳回值，如：

> for(var i=0; i<100; i++){... db.coll.insert({"x" : i});... }> db.coll.find();{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf89"), "x" : 25 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf8a"), "x" : 26 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf8b"), "x" : 27 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf8c"), "x" : 28 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf8d"), "x" : 29 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf8e"), "x" : 30 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf8f"), "x" : 31 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf90"), "x" : 32 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf91"), "x" : 33 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf92"), "x" : 34 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf93"), "x" : 35 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf94"), "x" : 36 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf95"), "x" : 37 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf96"), "x" : 38 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf97"), "x" : 39 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf98"), "x" : 40 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf99"), "x" : 41 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf9a"), "x" : 42 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf9b"), "x" : 43 }{ "_id" : ObjectId("5023997e1ed370450fbdcf9c"), "x" : 44 }has more>

我們先通過javascript指令碼向集合中填充100條文檔，然後直接調用find函數。其會自動遞迴find返回的遊標，將前20條資料展示在shell中。如果我們通過變數保留find函數的傳回值，其不會自動進行遍曆顯示操作：

> var cursor = db.coll.find();>

這樣做，實際發生的是，調用完find後，此時Shell並不會去真正地訪問資料庫，而是等待開始要求獲得結果的時候才向資料庫發送查詢請求。我們此時可以對這個遊標進行各種設定，然後調用遊標的hashNext()或next()方法，這樣就會真正訪問資料庫，這是一個懶載入的過程。如下：

> var cursor = db.coll.find();> while(cursor.hasNext()){... var doc = cursor.next();... // do stuff with doc... };>

上述代碼中，當調用cursor.hasNext()時，查詢被發往資料庫，預設會返回前100條文檔或者前4M的資料（兩者之中較小的），這樣下次next或hasNext都是本地調用了。當這組資料被遍曆完畢，hasNext會導致再次去訪問資料庫，直到所有結果被返回。

【遊標的操作】

上面提到了，當獲得遊標後，我們可以先對遊標進行處理後，再讓訪問資料庫的動作按照我們的意願發生。這裡有3個函數可以在處理遊標時使用：limit、skip、sort。limit是限制遊標返回的數量，指定了上限；skip是忽略前面的部分文檔，如果文檔總數量小於忽略的數量，則返回空集合；sort對得到的子集合進行排序，可以按照多個鍵進行正反排序。對遊標的操作有一個技巧就是，操作遊標的函數返回的都是遊標，所以可以組成方法鏈調用，如下：

> db.fruitprice.find();{ "_id" : ObjectId("50226b4c3becfacce6a22a5b"), "apple" : 10, "banana" : 6, "pear" : 3 }{ "_id" : ObjectId("50226ba63becfacce6a22a5c"), "apple" : 10, "watermelon" : 3, "pear" : 3 }{ "_id" : ObjectId("5023a1db7dceac1a6dacb0b7"), "apple" : 8, "orange" : 4, "tomato" : 3 }{ "_id" : ObjectId("5023a1eb7dceac1a6dacb0b8"), "apple" : 9, "orange" : 5, "grape" : 12 }{ "_id" : ObjectId("5023a2037dceac1a6dacb0b9"), "melon" : 7, "orange" : 3, "grape" : 11 }> db.fruitprice.find().sort({"apple":1, "banana":-1});{ "_id" : ObjectId("5023a2037dceac1a6dacb0b9"), "melon" : 7, "orange" : 3, "grape" : 11 }{ "_id" : ObjectId("5023a1db7dceac1a6dacb0b7"), "apple" : 8, "orange" : 4, "tomato" : 3 }{ "_id" : ObjectId("5023a1eb7dceac1a6dacb0b8"), "apple" : 9, "orange" : 5, "grape" : 12 }{ "_id" : ObjectId("50226b4c3becfacce6a22a5b"), "apple" : 10, "banana" : 6, "pear" : 3 }{ "_id" : ObjectId("50226ba63becfacce6a22a5c"), "apple" : 10, "watermelon" : 3, "pear" : 3 }> db.fruitprice.find().skip(1).limit(3).sort({"apple":1, "banana":-1});{ "_id" : ObjectId("5023a1db7dceac1a6dacb0b7"), "apple" : 8, "orange" : 4, "tomato" : 3 }{ "_id" : ObjectId("5023a1eb7dceac1a6dacb0b8"), "apple" : 9, "orange" : 5, "grape" : 12 }{ "_id" : ObjectId("50226b4c3becfacce6a22a5b"), "apple" : 10, "banana" : 6, "pear" : 3 }>

上述，共執行了3次查詢：

第一次只執行了find函數，返回了一個集合，沒有順序。

第二次，我們讓其按照鍵"apple" 鍵"banana"排序，鍵"apple"升序（>0的數字），鍵“banana”降序(<0的數字)，即先按找鍵“apple”升序排，對於鍵“apple”相等的文檔，則按照鍵“banana”降序排。我們看到，按照這種方式排，沒有鍵“apple”（即鍵“apple”值為null）的文檔排在了第一位，這是在MongoDB中，針對相同鍵不同類型值有一個預設順序，我們後面會提到。

第三次，我們使用了三個函數來設定遊標。這三個函數的關係是，在資料庫伺服器端，先執行sort，然後再排好序的文檔上執行skip，最後按照limit設定的最大數量返迴文檔子集即可。

【相同鍵不同類型值的比較順序】

按照鍵排序時，MongoDB中對於鍵並不會強制其值是什麼類型，我們在實際中也會遇到同一個鍵，一個文檔中為串在另一個文檔中為數字，這種文檔在排序時是任何進行的呢。MongoDB中，有一個預先定義的順序，從小到大，依次為：

（1）：最小值

（2）：null

（3）：數字（整型，長整型，雙精確度）

（4）：字串

（5）：對象/文檔

（6）：數組

（7）：位元據

（8）：對象ID

（9）：布爾值

（10）：日期型

（11）：時間戳記

（12）：Regex

（13）：最大值

在上述第二種查詢中，我們按鍵“apple”查，在一個文檔中缺少這個鍵，即在這個文檔中這個鍵的值為null，在其他文檔中該鍵的值都是數字，按照上述順序，缺少這個鍵的文檔按升序排理應排在前面。

【避免使用skip略過大量結果】

使用skip略過少量文檔效率不會有什麼影響，如果略過大量結果，則可能會產生效能瓶頸。對於skip，我們通常的應用可能是在分頁時。對於分頁，我們有兩種方式來應對：

1. 將分頁的處理放在應用程式層，即將資料全部查出，然後在應用程式層處理分頁顯示。這就是通常所說的偽分頁。

2. 如果分頁必須在資料庫端進行，這通常是資料量太大的情況。這時，我們先嘗試使用skip操作，如果出現效能瓶頸，我們只能根據一個排序鍵，在擷取下頁資料時，首先根據上一頁最後一個文檔中該鍵的值來查詢文檔，最後排序截取即可。這樣就可以避免使用skip。

【進階查詢選項】

查詢分為普通查詢和封裝查詢，我們上面示範的各種查詢方式都是普通查詢， 如下我們再示範一個：

> db.fruitprice.find({"apple":10}).sort({"banana":1});{ "_id" : ObjectId("50226ba63becfacce6a22a5c"), "apple" : 10, "watermelon" : 3, "pear" : 3 }{ "_id" : ObjectId("50226b4c3becfacce6a22a5b"), "apple" : 10, "banana" : 6, "pear" : 3 }>

上述查詢我們轉換為封裝形式的寫法是：

> db.fruitprice.find({"$query" : {"apple" : 10}, "$orderby" : {"banana" : 1}});{ "_id" : ObjectId("50226ba63becfacce6a22a5c"), "apple" : 10, "watermelon" : 3, "pear" : 3 }{ "_id" : ObjectId("50226b4c3becfacce6a22a5b"), "apple" : 10, "banana" : 6, "pear" : 3 }>

我們的所有查詢在發送到資料庫端時，都被提前轉換成了封裝形式。封裝形式就是額外使用了一些鍵，如上述的"$query"，"$orderby"。我們還有如下一些有用的鍵可用：

1. $maxscan : integer  指定查詢時最多掃描文檔的數量

2. $min : document   查詢的開始條件

3. $max : document   查詢的結束條件

4. $hint : document  指定伺服器使用哪些索引進行查詢

5. $explain : boolean 擷取查詢細節，如用到的索引，結果數量，耗時等，類似於關聯式資料庫這邊查看執行計畫。並不會真正執行查詢

6. $snapshot : boolean 確保查詢的結果是在查詢執行那一刻的一致快照。這個在後面還會提到。

【擷取一致結果】

我們從MongoDB中擷取到資料後，通常會執行這種操作：對文檔進行處理後，即時地更新到資料庫中。這時對於大量文檔的情況有可能產生一個問題，我來描述一下：前面提到了，我們從資料庫端調用遊標的hasNext時，資料庫預設會返回100條文檔給我們，我們開始操作。假設對於一個文檔，我們增大了其大小，並且超高了MongoDB為文檔設定的預留地區，這時我們將這條文檔更新到資料庫中，資料庫沒法將其放置在其原始位置上，只能將其移動，通常會移動到集合末尾。這樣我們再次擷取文檔時，有可能又得到這條以被修改的文檔。。

應對這個問題，我們的方法就是對查詢結果進行快照。如果使用了上面提到的“$snapshop”選項，查詢就是針對不變的集合視圖啟動並執行。這點我們只是描述一下，實際情況中可以不用擔心了，因為MongoDB中，所有返回一組的查詢實際都進行了快照。