MongoDB查询实现 笛卡尔积,Union All 和Union 功能

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

tableA tableB

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:
CLOSE
REJECT
REQUEST
ISSUE
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:
tableB
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:"$tableB.type"
等价于sql语句:
select a.id,a.type,b.id as tableId,b.type as tableBType from 
tableA a,tableB b
where 1=1;
查询结果可以自行测试
2. 实现Union
在MongoDB里面,有一个$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:
tableA
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: "$$ROOT"
        $lookup:{
            from:"tableB",
            localField:"invalidField",
            foreignField:"testField",
            as:"tableB"
查询结果:
tableA
tableB
可以看到,我们的tableA,和tableB的结果都变成了数组,此时我们已经可以使用$setUnion函数去实现我们的Union效果了
db.tableA.aggregate([
        $group:{
            _id:"any",
            tableA:{
                $push: "$$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"
Union All 的结果,可以通过group的方式去重来变成 Union 的效果. $group函数在此就不再细讲,可以参考官网.
在我们的MongoDB官方文档里面介绍了一些函数的基本语法,但是功能方面比较Oracle等传统关系型数据库来说还是比较少的,因为一些如本文讲的Union等这些功能,只能根据现有的功能去实现.

而在官网和网上现有的资料里面,是没有实现Union这些功能的介绍的,因此写下了这篇文档.