文档的查询（find、findOne）

查询基础

MongoDB提供了find()和findOne()两个核心方法用于文档查询。find()返回匹配查询条件的所有文档，而findOne()只返回第一个匹配的文档。两者都接受查询条件作为参数，如果不提供参数则返回集合中的所有文档（对于find()）或第一个文档（对于findOne()）。

// 查找所有用户
db.users.find()

// 查找第一个用户
db.users.findOne()

// 查找年龄为25的用户
db.users.find({ age: 25 })

// 查找第一个年龄为25的用户
db.users.findOne({ age: 25 })

查询条件

查询条件使用JSON格式指定，可以包含各种比较操作符和逻辑操作符。基本查询条件直接使用字段和值的匹配：

// 精确匹配
db.products.find({ category: "electronics" })

// 使用比较操作符
db.products.find({ price: { $gt: 100 } }) // 价格大于100

常用比较操作符包括：

• $eq：等于
• $ne：不等于
• $gt：大于
• $gte：大于等于
• $lt：小于
• $lte：小于等于
• $in：在数组中
• $nin：不在数组中

逻辑操作符

MongoDB提供了逻辑操作符来组合多个查询条件：

// AND操作（隐式）
db.users.find({ age: 25, status: "active" })

// AND操作（显式）
db.users.find({ $and: [{ age: 25 }, { status: "active" }] })

// OR操作
db.users.find({ $or: [{ age: 25 }, { status: "active" }] })

// NOT操作
db.users.find({ age: { $not: { $gt: 30 } } })

查询嵌套文档

对于嵌套文档，可以使用点表示法查询：

// 查询address.city为"New York"的用户
db.users.find({ "address.city": "New York" })

// 查询嵌套数组中的元素
db.users.find({ "hobbies": "reading" })

// 使用$elemMatch查询数组中的复合条件
db.users.find({
  scores: {
    $elemMatch: {
      type: "exam",
      score: { $gt: 90 }
    }
  }
})

投影（字段选择）

find()和findOne()的第二个参数用于指定返回哪些字段（投影）：

// 只返回name和email字段
db.users.find({}, { name: 1, email: 1 })

// 排除_id字段
db.users.find({}, { _id: 0, name: 1, email: 1 })

// 排除status字段
db.users.find({}, { status: 0 })

查询数组

数组查询有几种特殊操作符：

// 精确匹配整个数组
db.users.find({ tags: ["red", "blue"] })

// 匹配数组中的任意元素
db.users.find({ tags: "red" })

// 使用$all匹配包含所有指定元素的数组
db.users.find({ tags: { $all: ["red", "blue"] } })

// 使用$size匹配特定长度的数组
db.users.find({ tags: { $size: 3 } })

分页和排序

结合limit()、skip()和sort()方法可以实现分页查询：

// 第一页，每页10条，按创建时间降序
db.users.find()
  .sort({ createdAt: -1 })
  .limit(10)
  .skip(0)

// 第二页
db.users.find()
  .sort({ createdAt: -1 })
  .limit(10)
  .skip(10)

性能考虑

查询性能受多种因素影响：

1. 索引：确保查询字段有适当的索引
2. 投影：只返回必要的字段
3. 查询选择性：高选择性的查询（返回少量文档）性能更好
4. 避免全集合扫描：使用explain()分析查询计划

// 分析查询
db.users.find({ age: 25 }).explain("executionStats")

聚合查询

虽然find()和findOne()适合简单查询，复杂的数据处理可以使用聚合框架：

db.orders.aggregate([
  { $match: { status: "completed" } },
  { $group: { _id: "$customerId", total: { $sum: "$amount" } } },
  { $sort: { total: -1 } },
  { $limit: 10 }
])

文本搜索

MongoDB支持文本索引和搜索：

// 创建文本索引
db.articles.createIndex({ title: "text", content: "text" })

// 文本搜索
db.articles.find({ $text: { $search: "mongodb tutorial" } })

地理空间查询

对于包含地理空间数据的文档，可以使用特殊查询操作符：

// 查找距离某点1000米内的地点
db.places.find({
  location: {
    $near: {
      $geometry: {
        type: "Point",
        coordinates: [longitude, latitude]
      },
      $maxDistance: 1000
    }
  }
})

查询优化技巧

1. 使用覆盖查询（查询只使用索引中的字段）
2. 避免使用$where（JavaScript表达式性能较差）
3. 合理使用hint()强制使用特定索引
4. 监控慢查询日志

// 强制使用特定索引
db.users.find({ age: 25 }).hint({ age: 1 })

事务中的查询

在MongoDB事务中，查询行为与普通查询类似，但需要考虑隔离级别：

session.startTransaction()
try {
  const user = db.users.findOne({ _id: userId }, { session })
  // 处理逻辑
  session.commitTransaction()
} catch (error) {
  session.abortTransaction()
}

批量查询操作

对于大量数据，可以使用批量查询方法提高效率：

// 批量查找多个ID
db.users.find({ _id: { $in: [id1, id2, id3] } })

// 使用游标处理大量数据
const cursor = db.users.find()
while (cursor.hasNext()) {
  const doc = cursor.next()
  // 处理文档
}

查询与复制集

在复制集环境中，可以指定读取偏好：

// 从主节点读取（默认）
db.users.find().readPref("primary")

// 从次节点读取
db.users.find().readPref("secondary")

// 从最近的节点读取
db.users.find().readPref("nearest")

查询与分片集群

在分片集群中，查询会被路由到相应的分片：

// 当查询包含分片键时，可以直接路由到特定分片
db.orders.find({ customerId: "123" })  // 假设customerId是分片键

// 不包含分片键的查询会广播到所有分片（性能较差）
db.orders.find({ status: "pending" })