MongoDB查询实现笛卡尔积,Union All 和Union 功能

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此篇文章及以后的文章大部分都是从聚合管道(aggregation pipeline)的一些语法为基础讲解的,如果不理解聚合管道的话,可以先学习一下会比较容易理解.
可以参考 mongoDB Documentation 的 Pipeline Aggregaion Stages.

何为Union All 和 Union

Union All指令的目的是将两个结果放在一起并且不管是否有重复,Union指令则把结果合并且去掉重复结果.

SQL中的实现Union All

在sql中,我们可以很简单的就实现 Union All 的效果.比如在sql中,我们的数据是

id	type	id	type
1	OPEN	1	OPEN
2	CLOSE	2	ISSUE
3	REJECT	3	VOID
4	REQUEST

我们在sql中 Union All 的写法是:

select a.type as type from tableA a Union All select b.type from tableB b;

得到的结果是:

type
OPEN
CLOSE
REJECT
REQUEST
OPEN
ISSUE
VOID

MongoDB 的语法实现

在MongoDB中,对于给我们表联结相关使用的函数,有aggregate中的$lookup函数,
参照我们的官方例子,我们很容易就能理解$lookup函数的作用,相当于我们在sql里面的表联结,如:

select a.*,b.* from tableA a,tableB as b where a._id = b.tableAId;

在$lookup函数中,有以下参数为必填:

from: <collection to join>, //等价于上面的 tableB
localField: <field from the input documents>, // 等价于上面的 a._id
foreignField: <field from the documents of the "from" collection>, //等价于上面的 b.tableAId
as: <output array field> // 等价于上面as后面的 b

那么如何使用联结作用的函数来实现Union All 的作用呢?其实很简单,在上面的4个参数里面,localField 和 foreignField 是必填的,但是在mongo里面,我们可以填写一个无效的field(不存在表里面的field)来实现我们的效果

我们的测试数据如下:

tableA
{"_id":"1","type":"OPEN"}
{"_id":"2","type":"CLOSE"}
{"_id":"3","type":"REJECT"}
{"_id":"4","type":"REQUECT"}
tableB
{"_id":"1","type":"OPEN"}
{"_id":"2","type":"ISSUE"}
{"_id":"3","type":"VOID"}

1. 实现笛卡尔积

首先我们写的查询语句如下,将localField 和 foreignField随便填写一个String语句,只要是不在表里面存在的field即可

db.tableA.aggregate([{$lookup:{from:"tableB",localField:"invalidField",foreignField:"testField",as:"tableB"}}
])

查询结果:

_id	type	tableB
1	OPEN	[3 elements]
1	CLOSE	[3 elements]
1	REJECT	[3 elements]
1	REQUEST	[3 elements]

在MongoDB里面,field的判断是空等于空的,value的判断空是不等于空的. 两个等于空的field去比较,相当于在sql 里面 where 1=1 的写法.

可以看到,我们tableA的每一条记录都匹配到了tableB的3个元素(所有数据),此时只要我们将tableB的记录 $unwind出来,就实现了笛卡尔积的效果了.

$unwind语法如下:

db.tableA.aggregate([{$lookup:{from:"tableB",localField:"invalidField",foreignField:"testField",as:"tableB"}},{$unwind:{path:"$tableB"}},{$project:{_id:1,type:1,tableBId:"$tableB._id",tableBType:"$tableB.type"}}
])

等价于sql语句:

select a.id,a.type,b.id as tableId,b.type as tableBType from tableA a,tableB bwhere 1=1;

查询结果可以自行测试

2. 实现Union

在MongoDB里面,有一个$setUnion的函数,$setUnion函数被union的参数必需是数组,
在我们tableA lookup tableB之后返回来的结果,tableB已经是一个一个数组了,但是我们的tableA的type是一个字符串值,所以我们需要先将tableA的内容先转为数组,才能进行union.

All operands of $setUnion must be arrays.

将tableA里面的所有记录转为一个数组需要用到$gourp函数里面的$push功能.
查询语法如下:

db.tableA.aggregate([{$group:{_id:"any",tableA:{$push: "$$ROOT"}}}
])

查询结果:

_id	tableA
any	[4 elements]

因为$gourp函数里面的_id属性是必选的,但是这里我们不用到,所以填任意字符串或者null都可以.使用$push之后,tableA的所有记录,都被push到了我们命名为tableA的数组里面,
此时我们在$lookup tableB看看结果如何.
查询语法如下:

db.tableA.aggregate([{$group:{_id:"any",typeArray:{$push: "$$ROOT"}}},{$lookup:{from:"tableB",localField:"invalidField",foreignField:"testField",as:"tableB"}} 
])

查询结果:

_id	tableA	tableB
any	[4 elements]	[3 elements]

可以看到,我们的tableA,和tableB的结果都变成了数组,此时我们已经可以使用$setUnion函数去实现我们的Union效果了

db.tableA.aggregate([{$group:{_id:"any",tableA:{$push: "$$ROOT"}}},{$lookup:{from:"tableB",localField:"invalidField",foreignField:"testField",as:"tableB"}},{$project:{_id:0,allValue:{$setUnion:["$tableA","$tableB"]}}}
])

查询结果:

allValue
[6 elements]

此处只有6个元素在数组里面,已经把重复的去掉了,可以说我们的Union效果已经实现,之后在把结果用$unwind展开即可.
查询语法如下:

db.tableA.aggregate([{$group:{_id:"any",tableA:{$push: "$$ROOT"}}},{$lookup:{from:"tableB",localField:"invalidField",foreignField:"testField",as:"tableB"}},{$project:{_id:0,allValue:{$setUnion:["$tableA","$tableB"]}}},{$unwind:{path:"$allValue"}},{$project:{_id:0,type:"$allValue.type"}},])

3. 实现Union All

实现Union All 的原理与union 的类似,我们可以在把tableA push 成一个数组前,新增一个field,或者只push type,那么在union的时候,因为table A 和 table B field 数量不一致,那么永远不会合并成一行,因为它们任意一行都是不一样的.
查询语法如下:

db.tableA.aggregate([{$group:{_id:"any",tableA:{$push: {type:"$type"}}}},{$lookup:{from:"tableB",localField:"invalidField",foreignField:"testField",as:"tableB"}},{$project:{_id:0,allValue:{$setUnion:["$tableA","$tableB"]}}},{$unwind:"$allValue"},{$project:{_id:0,type:"$allValue.type"}}
])