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Fundamentals

聚合(Aggregation)

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  • Overview
  • 聚合和查找操作比较
  • 实用参考资料
  • 可运行示例
  • 基本设置
  • 基本聚合示例
  • 解释聚合示例
  • 聚合表达式示例

Overview

在本指南中，您可以了解如何在 MongoDB Java 驱动程序中使用聚合操作。

聚合操作处理 MongoDB 集合中的数据并返回计算结果。 MongoDB 的聚合管道是查询 API 的一部分，以数据处理管道的概念为模型。文档进入多阶段管道，该管道将文档转换为聚合结果。

可以将聚合理解为汽车工厂。 汽车工厂内有一条装配线，沿线有配备专门工具来完成特定作业的装配站，例如钻头和焊机。毛坯零件进入工厂，然后被转换并组装成成品。

聚合管道是装配线，聚合阶段是装配站，操作符表达式则是专用工具。

聚合和查找操作比较

使用 find操作，您可以：

  • 选择要返回哪些文档

  • 选择要返回哪些字段

  • 对结果进行排序

使用aggregation操作，您可以：

  • 执行所有find操作

  • 重命名字段

  • 计算字段

  • 汇总数据

  • 对值进行分组

聚合操作存在一些限制，您必须牢记：

  • 返回的文档不得违反 BSON 文档大小限制（16 兆字节）。

  • 默认情况下，管道阶段的内存限制为 100 MB。如果需要，可使用 allowDiskUse 方法超过此限制。

    重要

    $graphLookup 异常

    $graphLookup 阶段存在 100 兆字节的严格内存限制，且会忽略 allowDiskUse。

实用参考资料

  • 聚合管道

  • 聚合阶段

  • 操作符表达式

  • 聚合构建器

可运行示例

基本设置

创建一个名为 AggTour.java 的新 Java 文件并包含以下导入语句：

import com.mongodb.client.MongoClient;
import com.mongodb.client.MongoClients;
import com.mongodb.client.MongoCollection;
import com.mongodb.client.MongoDatabase;
import com.mongodb.ExplainVerbosity;
import com.mongodb.client.model.Accumulators;
import com.mongodb.client.model.Aggregates;
import com.mongodb.client.model.Filters;
import com.mongodb.client.model.Projections;
import org.bson.Document;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

连接到 MongoDB 部署

public class AggTour {
    public static void main(String[] args) {
        // Replace the uri string with your MongoDB deployment's connection string
        String uri = "<connection string uri>";
        MongoClient mongoClient = MongoClients.create(uri);
        MongoDatabase database = mongoClient.getDatabase("aggregation");
        MongoCollection<Document> collection = database.getCollection("restaurants");
        // aggregation here
    }
}

提示

另请参阅：

有关连接到 MongoDB 的信息，请参阅连接指南

插入数据

collection.insertMany(Arrays.asList(
    new Document("name", "Sun Bakery Trattoria").append("contact", new Document().append("phone", "386-555-0189").append("email", "SunBakeryTrattoria@example.org").append("location", Arrays.asList(-74.0056649, 40.7452371))).append("stars", 4).append("categories", Arrays.asList("Pizza", "Pasta", "Italian", "Coffee", "Sandwiches")),
    new Document("name", "Blue Bagels Grill").append("contact", new Document().append("phone", "786-555-0102").append("email", "BlueBagelsGrill@example.com").append("location", Arrays.asList(-73.92506, 40.8275556))).append("stars", 3).append("categories", Arrays.asList("Bagels", "Cookies", "Sandwiches")),
    new Document("name", "XYZ Bagels Restaurant").append("contact", new Document().append("phone", "435-555-0190").append("email", "XYZBagelsRestaurant@example.net").append("location", Arrays.asList(-74.0707363, 40.59321569999999))).append("stars", 4).append("categories", Arrays.asList("Bagels", "Sandwiches", "Coffee")),
    new Document("name", "Hot Bakery Cafe").append("contact", new Document().append("phone", "264-555-0171").append("email", "HotBakeryCafe@example.net").append("location", Arrays.asList(-73.96485799999999, 40.761899))).append("stars", 4).append("categories", Arrays.asList("Bakery", "Cafe", "Coffee", "Dessert")),
    new Document("name", "Green Feast Pizzeria").append("contact", new Document().append("phone", "840-555-0102").append("email", "GreenFeastPizzeria@example.com").append("location", Arrays.asList(-74.1220973, 40.6129407))).append("stars", 2).append("categories", Arrays.asList("Pizza", "Italian")),
    new Document("name", "ZZZ Pasta Buffet").append("contact", new Document().append("phone", "769-555-0152").append("email", "ZZZPastaBuffet@example.com").append("location", Arrays.asList(-73.9446421, 40.7253944))).append("stars", 0).append("categories", Arrays.asList("Pasta", "Italian", "Buffet", "Cafeteria")),
    new Document("name", "XYZ Coffee Bar").append("contact", new Document().append("phone", "644-555-0193").append("email", "XYZCoffeeBar@example.net").append("location", Arrays.asList(-74.0166091, 40.6284767))).append("stars", 5).append("categories", Arrays.asList("Coffee", "Cafe", "Bakery", "Chocolates")),
    new Document("name", "456 Steak Restaurant").append("contact", new Document().append("phone", "990-555-0165").append("email", "456SteakRestaurant@example.com").append("location", Arrays.asList(-73.9365108, 40.8497077))).append("stars", 0).append("categories", Arrays.asList("Steak", "Seafood")),
    new Document("name", "456 Cookies Shop").append("contact", new Document().append("phone", "604-555-0149").append("email", "456CookiesShop@example.org").append("location", Arrays.asList(-73.8850023, 40.7494272))).append("stars", 4).append("categories", Arrays.asList("Bakery", "Cookies", "Cake", "Coffee")),
    new Document("name", "XYZ Steak Buffet").append("contact", new Document().append("phone", "229-555-0197").append("email", "XYZSteakBuffet@example.org").append("location", Arrays.asList(-73.9799932, 40.7660886))).append("stars", 3).append("categories", Arrays.asList("Steak", "Salad", "Chinese"))
));

基本聚合示例

如需执行聚合，请向 MongoCollection.aggregate() 方法传递聚合阶段列表。

Java 驱动程序提供 Aggregates 助手类，该类包含用于聚合阶段的构建器。

在以下示例中，聚合管道：

  • 使用 $match 阶段来过滤其 categories 数组字段包含 Bakery 元素的文档。该示例使用 Aggregates.match 来构建 $match 阶段。

  • 使用 $group 阶段根据 stars 字段对匹配的文档进行分组，从而为每个不同的 stars 值累积文档数。

提示

另请参阅：

您可以使用聚合构建器构建此示例中使用的表达式。

collection.aggregate(
    Arrays.asList(
        Aggregates.match(Filters.eq("categories", "Bakery")),
        Aggregates.group("$stars", Accumulators.sum("count", 1))
    )
// Prints the result of the aggregation operation as JSON
).forEach(doc -> System.out.println(doc.toJson()));

上述聚合应该生成以下结果：

{"_id": 4, "count": 2}
{"_id": 5, "count": 1}

有关本节中提到的方法和类的详情，请参阅以下 API 文档：

解释聚合示例

要查看有关 MongoDB 如何执行您的操作的信息，请使用 AggregateIterable 类的 explain() 方法。explain() 方法返回执行计划和性能统计信息。执行计划是 MongoDB 完成操作的一种潜在方式。explain() 方法同时提供获胜计划（即 MongoDB 执行的计划）和被拒绝的计划。

您可以通过将详细程度传递给 explain() 方法来指定说明的详细程度。

下表显示了说明的所有详细级别及其预计使用案例：

详细程度
用例(Use Case)
ALL_PLANS_EXECUTIONS
你想知道 MongoDB 会选择哪个计划来运行查询。
EXECUTION_STATS
您想知道您的查询是否表现良好。
QUERY_PLANNER
您的查询有问题，需要尽可能多的信息来诊断问题。

在以下示例中，我们将打印生成执行计划的聚合阶段的获胜计划的 JSON 表示形式：

Document explanation = collection.aggregate(
    Arrays.asList(
            Aggregates.match(Filters.eq("categories", "Bakery")),
            Aggregates.group("$stars", Accumulators.sum("count", 1))
    )
).explain(ExplainVerbosity.EXECUTION_STATS);
List<Document> stages = explanation.get("stages", List.class);
List<String> keys = Arrays.asList("queryPlanner", "winningPlan");
// Prints the JSON representation of the winning execution plans
for (Document stage : stages) {
    Document cursorStage = stage.get("$cursor", Document.class);
    if (cursorStage != null) {
        System.out.println(cursorStage.getEmbedded(keys, Document.class).toJson());
    }
}

前面的代码片段应生成以下输出：

{ "stage": "PROJECTION_SIMPLE",
  "transformBy": {"stars": 1, "_id": 0},
  "inputStage": {
   "stage": "COLLSCAN",
   "filter": {
      "categories": {"$eq":"bakery"}},
  "direction": "forward"}}

有关本节提及主题的更多信息，请参阅以下资源：

聚合表达式示例

Java 驱动程序提供与 $group 一起使用的累加器表达式的构建器。您必须以 JSON 格式或兼容的文档格式声明所有其他表达式。

提示

下面任一示例中的语法都将定义一个 $arrayElemAt 表达式。

“类别”前面的$告诉 MongoDB 这是一个字段路径，使用输入文档中的“类别”字段。

new Document("$arrayElemAt", Arrays.asList("$categories", 0))
Document.parse("{ $arrayElemAt: ['$categories', 0] }")

在以下示例中，聚合管道使用 $project 阶段和各种 Projections 来返回 name 字段和计算字段 firstCategory，其值是 categories 字段中的第一个元素。

collection.aggregate(
    Arrays.asList(
        Aggregates.project(
            Projections.fields(
                Projections.excludeId(),
                Projections.include("name"),
                Projections.computed(
                    "firstCategory",
                    new Document("$arrayElemAt", Arrays.asList("$categories", 0))
                )
            )
        )
    )
).forEach(doc -> System.out.println(doc.toJson()));

上述聚合应该生成以下结果：

{"name": "456 Cookies Shop", "firstCategory": "Bakery"}
{"name": "Sun Bakery Trattoria", "firstCategory": "Pizza"}
{"name": "456 Steak Restaurant", "firstCategory": "Steak"}
{"name": "Blue Bagels Grill", "firstCategory": "Bagels"}
{"name": "XYZ Steak Buffet", "firstCategory": "Steak"}
{"name": "Hot Bakery Cafe", "firstCategory": "Bakery"}
{"name": "Green Feast Pizzeria", "firstCategory": "Pizza"}
{"name": "ZZZ Pasta Buffet", "firstCategory": "Pasta"}
{"name": "XYZ Coffee Bar", "firstCategory": "Coffee"}
{"name": "XYZ Bagels Restaurant", "firstCategory": "Bagels"}

有关本节中提到的方法和类的详情，请参阅以下 API 文档：

后退

更新构建器

来年

索引