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Mongodb字段允許包含字符，文檔，數組等各種各樣的類型。同樣Mongodb索引也可以支持字符，文檔，數組等類型。本文結合Mongodb官方文檔，介紹Mongodb數組類型數據的索引——多鍵索引。如果應用經常查詢數組字段，為該字段添加多鍵索引，能夠提高查詢效率，增加索引查詢覆蓋率，優(yōu)化數據庫查詢性能。

如在學生集合當中，包含了存儲學生測驗成績的test_scores字段，這個學期的每一次測驗成績都會在這個數組當中。老師需要查詢出至少5次測驗成績超過90分的學生 。這樣就可以在字段test_scores上添加索引來提高查詢效率。因為test_scores是數組類型，Mongodb自動為數組類型創(chuàng)建多鍵索引。

概述

多鍵索引，包含并排序了字段中的數組數據。多鍵索引，能夠改善數組字段的查詢性能。用戶不需要顯示的定義多鍵索引類型。當Mongodb構建索引時，看到該字段是數組字段，就會自動的創(chuàng)建多鍵索引。Mongodb可以為普通類型數據數組（如字符串數組，數字數組）和嵌入式文檔數據來構建多鍵索引。如果一個數組包含相同值的多個元素，則Mongodb只會選擇這些元素中的一個來放入索引當中。

下面的圖中描述了多鍵索引的結構。有一個collection集合，字段addr是文檔類型的數組?，F在為addr數組中的zip字段建立索引。在索引當中，數組元素的數值從小到大排列。

語法

使用下面的語句來創(chuàng)建多鍵索引

db.<collection>.createIndex({<arrayField>: <sortOrder>})

使用和限制

索引邊界

在查詢中，邊界定義了索引掃描的各個部分。Mongodb在多鍵索引邊界計算上有特殊的規(guī)則，詳細查看文檔《Mongodb多鍵索引邊界》。

唯一多鍵索引

在唯一多鍵索引當中，文檔的數組元素，只能包含集合中其他文檔數組中不存在的元素。

復合多鍵索引

在復合多鍵索引中，每一個文檔最多只能包含一個被索引的數組字段。

用戶不可以為多個數組創(chuàng)建索引。如在集合中包含了下面一個文檔數據

{_id: 1, scores_spring:[8, 6], scores_fall:[5,9]}

其中字段scores_spring和字段scores_fall是數組索引，用戶不能夠使用{scores_spring: 1, scores_fall:1}來創(chuàng)建索引。

如果一個復合索引已經存在，用戶也不能夠插入還是索引定義相違背的文檔數據。

如集合中包含文檔

{_id: 1, scores_spring:[8, 6], scores_fall:9}
{_id: 2, scores_spring:6, scores_fall:[5, 7]}

用戶可以創(chuàng)建一個復合多鍵索引{scores_spring: 1, scores_fall:1}，因為每一個文檔當中，只有一個字段是數組索引，不包含這兩個字段同時是數組字段的文檔數據。該索引創(chuàng)建后，Mongodb不允許用戶插入兩個字段都是數據元素的文檔。

排序

基于數組字段的索引進行排序時，滿足下面兩個條件，才會使用索引排序，而不會在查詢中包含一個內存排序。

• 所有排序字段的值包含在索引邊界最大最小值內
• 任何一個與排序模版帶有相同前綴的多鍵索引都不能有邊界限制。這句話在文檔中很繞口。嘗試去理解一下。如前面提到的索引{scores_spring: 1, scores_fall:1}。當某個查詢排序，使用{sort:{scores_spring:1}},這該排序字段是索引{scores_spring: 1, scores_fall:1}的索引前綴。在查詢當中，不能對scores_spring做邊界限制，否者將使用內存排序。

分片集合

多鍵索引的字段，不能作為分片鍵。但是，當分片鍵是復合索引的前綴時，后續(xù)索引字段包含數組時，這個復合索引就會成為一個符合多鍵索引。

如下文檔, 集合中帶有索引{field2:1, field1: 1},當使用field2字段作為分片集的關鍵字時，則field2既是分片關鍵字，也是復合索引的前綴。外國人寫的這些英語，還是很繞的，要理解一下。

{_id:1, field1: [2,8]，field2: 'A'}

哈希索引

哈希索引，不能是多鍵索引

索引覆蓋查詢

多鍵索引不能覆蓋數組字段的查詢。但是，多鍵索引，能夠使用索引前綴，覆蓋非數組字段的查詢。如下面的一個使用案例。

在集合matches中插入文檔。

db.matches.insertMany([
    { name: "joe", event: ["open", "tournament"]},
    { name: "bill", event: ["match", "championship"]}
])

在name字段和event字段建立索引

db.matches.createIndex({
    name: 1,
    event: 1
})

該索引是復合多鍵索引，但是能夠覆蓋在name字段的查詢

db.matches.find({
    name: "joe"
}).explain()

使用數組作為查詢條件

當查詢過濾器中，使用整個數組做為查詢條件時，Mongodb能夠使用多鍵索引，查詢數組過濾條件中的第一個數組元素，但不能使用多鍵索引去查詢整個數組。當Mongodb使用多鍵索引查詢過濾數組中的第一個元素以后所查詢出來的文檔，Mongodb在內存中會對這部分文檔進一步過濾，過濾出復合查詢條件中整個數組的文檔。

舉例說明一下這個過程。創(chuàng)建集合inventory并插入數據

db.inventory.insertMany([
    { _id:5, type: "food", item:"apple", ratings: [ 5, 8, 9 ] },
    { _id:6, type: "food", item:"banana", ratings: [ 5, 9 ] },
    { _id:7, type: "food", item:"grapes", ratings: [ 9, 5, 8 ] },
    { _id:8, type: "food", item:"orange", ratings: [ 5, 9, 5 ] },
    { _id:9, type: "food", item:"pear", ratings: [ 9, 5 ] }
])

在數組ratings建立多鍵索引

db.inventory.createIndex({ratings: 1})

構建一個使用數組作為過濾器的查詢語句

db.inventory.find({
    ratings: [5, 9]
})

在查詢計劃中，能夠看出，mongodb先使用5通過多鍵索引，查詢出所有包含元素5的文檔，然后在內存中過濾出包含整個數組[5,9]的文檔數據

$expr

$expr表達式，不支持多鍵索引

應用

為數值數組添加索引

創(chuàng)建students集合，并插入數據。其中 test_scores是數值類型的數組。

db.students.insertMany([
    {name: 'Andre Robinson', test_scores: [88, 97]},
    {name: 'Alice Martin', test_scores: [62, 73]},
    {name: 'Bob Smith', test_scores: [92, 89]}
])

用戶經常需要查詢出至少有一次測驗分數大于90的同學，這可以向數組字段添加索引來提高性能

db.students.createIndex({test_scores: 1})

因為字段test_scores是數組類型，所以Mongodb自動為該字段創(chuàng)建了多鍵索引。該索引中包含了字段test_scores的所有值，并按照從小到大排列，[62, 73, 88, 89, 92, 97].該索引支持在字段test_scores上的查詢

如

db.students.find({
    test_scores: { $elemMatch: { $gte: 90 } }
})

為文檔數組添加索引

構建inventory集合并插入數據

db.inventory.insertMany([
    {
        item: "t-shirt",
        stock: [
            { size: "S", quantity: 8 },
            { size: "L", quantity: 10 }
        ]
    },
    {
        item: "sweater",
        stock: [
            { size: "S", quantity: 4 },
            { size: "M", quantity: 7 }
        ]
    },
    {
        item: "vest",
        stock: [
            { size: "S", quantity: 6 },
            { size: "L", quantity: 1 }
        ]
    }
])

用戶需要在庫存低于5的時候，下訂單來補貨。為了查找出哪些需要補貨，需要構建語句，查出來stock數組中，數量quantity少于5的記錄。為了提高性能，用戶需要在字段stock.quantity上添加索引。

db.inventory.createIndex({'stock.quantity': 1})

因為stock是包含文檔的數組，索引Mongodb將這個索引存儲為多鍵索引。該索引將字段stock.quantity所有值按照從小到大排列[1,4,6,7,8,10]

構建語句，查詢出少于5的數據

db.inventory.find({'stock.quantity': { $lt: 5 }})

查詢數據，按照庫存的倒序排列

db.inventory.find().sort({'stock.quantity': -1})

到此這篇關于Mongodb數組字段索引之多鍵索引的文章就介紹到這了,更多相關Mongodb多鍵索引內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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