排序（sort）与分页（limit、skip）

在MongoDB中，排序（sort）与分页（limit、skip）是数据处理的核心操作。排序用于控制结果的返回顺序，而分页则帮助高效处理大量数据，避免一次性加载过大的数据集。这两者结合使用，能够显著提升查询性能和用户体验。

排序（sort）的基本用法

sort方法用于对查询结果进行排序，可以指定一个或多个字段，并控制升序（1）或降序（-1）。例如，对一个用户集合按年龄升序排序：

db.users.find().sort({ age: 1 });

如果需要按多个字段排序，比如先按年龄升序，再按姓名降序：

db.users.find().sort({ age: 1, name: -1 });

排序与索引的关系

如果排序字段上有索引，MongoDB可以利用索引直接返回有序结果，避免全表扫描。例如，对age字段创建索引后，排序性能会显著提升：

db.users.createIndex({ age: 1 });

但需注意，如果排序方向与索引方向相反（如索引是{ age: 1 }但排序用{ age: -1 }），可能会导致性能下降。

分页操作（limit与skip）

分页通常通过limit和skip实现。limit限制返回的文档数量，skip跳过指定数量的文档。例如，获取第2页的数据（每页10条）：

db.users.find().skip(10).limit(10);

skip的性能问题

skip在大数据量时性能较差，因为它需要遍历并丢弃前面的文档。例如，skip(10000)会让MongoDB扫描前10000条文档。替代方案是使用范围查询，比如记录上一页最后一条数据的_id：

// 假设上一页最后一条数据的_id是"last_id"
db.users.find({ _id: { $gt: ObjectId("last_id") } }).limit(10);

排序与分页的结合使用

排序和分页通常一起使用。例如，按注册时间降序分页显示用户：

db.users.find()
  .sort({ registeredAt: -1 })
  .skip(20)
  .limit(10);

实际场景示例

假设有一个电商平台，需要分页显示商品，并按价格和销量排序：

// 第一页：按价格升序，每页5条
db.products.find()
  .sort({ price: 1 })
  .limit(5);

// 第二页：跳过前5条
db.products.find()
  .sort({ price: 1 })
  .skip(5)
  .limit(5);

分页的替代方案

对于深度分页（如第100页），skip效率极低。此时可以使用基于游标的分页，例如：

// 第一页
const firstPage = db.products.find().sort({ _id: 1 }).limit(10);
const lastId = firstPage[firstPage.length - 1]._id;

// 第二页：用上一页的最后一条_id作为起点
db.products.find({ _id: { $gt: lastId } })
  .sort({ _id: 1 })
  .limit(10);

排序与聚合管道

在聚合管道中，$sort阶段可以与其他阶段（如$skip、$limit）结合：

db.orders.aggregate([
  { $match: { status: "completed" } },
  { $sort: { total: -1 } }, // 按总金额降序
  { $skip: 30 },
  { $limit: 10 }
]);

分页与性能优化

为优化分页性能，可以：

1. 避免大偏移量（如skip(10000)）。
2. 使用覆盖查询（仅查询索引字段）。
3. 结合缓存减少数据库压力。

例如，只查询索引字段的分页：

db.users.find({}, { name: 1, age: 1 })
  .sort({ age: 1 })
  .limit(10);