第四章 索引与聚合 v1.0

一、索引

索引是特殊的数据结构，存储集合中一小部分数据集的有序表示，用于提高查询效率。

1.创建索引

// 创建单字段索引（1为升序，-1为降序）
db.users.createIndex({ name: 1 })

// 创建唯一索引
db.users.createIndex({ email: 1 }, { unique: true })

// 创建复合索引
db.users.createIndex({ name: 1, age: -1 })

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

2.查看索引

// 查看集合的所有索引
db.users.getIndexes()

// 查看索引大小
db.users.totalIndexSize()

3.删除索引

// 删除指定索引
db.users.dropIndex({ name: 1 })

// 删除所有索引（_id索引除外）
db.users.dropIndexes()

4.索引类型

类型	说明	适用场景
单字段索引	单个字段的升序/降序	最常见的查询优化
复合索引	多个字段组合	多条件查询
唯一索引	确保字段值唯一	邮箱、用户名等
文本索引	全文搜索	文章内容搜索
哈希索引	基于哈希值	等值查询、分片
TTL索引	自动过期删除	日志、Session
多键索引	数组字段	数组类型的字段

二、聚合（Aggregation）

聚合管道将文档通过多个阶段（Stage）进行处理，每个阶段的输出作为下一个阶段的输入。

1.常用阶段

// $match：过滤文档（类似find）
db.users.aggregate([{ $match: { age: { $gte: 18 } } }])

// $group：分组统计
db.users.aggregate([
    { $group: { _id: "$city", count: { $sum: 1 }, avgAge: { $avg: "$age" } } }
])

// $sort：排序
db.users.aggregate([{ $sort: { age: -1 } }])

// $limit / $skip：分页
db.users.aggregate([{ $skip: 10 }, { $limit: 5 }])

// $project：字段投影
db.users.aggregate([
    { $project: { name: 1, age: 1, isAdult: { $gte: ["$age", 18] } } }
])

// $lookup：关联查询（类似SQL的JOIN）
db.orders.aggregate([
    {
        $lookup: {
            from: "users",
            localField: "userId",
            foreignField: "_id",
            as: "user"
        }
    }
])

2.常用累加器

操作符	说明	示例
$sum	求和	{ $sum: "$price" }
$avg	平均值	{ $avg: "$score" }
$max	最大值	{ $max: "$age" }
$min	最小值	{ $min: "$age" }
$push	收集为数组	{ $push: "$name" }
$first	第一个值	{ $first: "$name" }
$last	最后一个值	{ $last: "$name" }
$addToSet	去重收集	{ $addToSet: "$tag" }

3.聚合示例

// 按城市统计用户数和平均年龄，按用户数降序排列
db.users.aggregate([
    { $group: { _id: "$city", count: { $sum: 1 }, avgAge: { $avg: "$age" } } },
    { $sort: { count: -1 } }
])

// 统计每个用户的订单总金额
db.orders.aggregate([
    { $group: { _id: "$userId", totalAmount: { $sum: "$amount" } } },
    { $lookup: { from: "users", localField: "_id", foreignField: "_id", as: "user" } },
    { $unwind: "$user" },
    { $project: { userName: "$user.name", totalAmount: 1 } }
])