概述
在MongoDB的模式中，我们经常将一些数据存储到数组类型中，即我们常见的嵌套模式设计的一种实现方式。数组的这种设计实现方式在关系数据库中是没有或者说不常见的。所以，通过本文我们来梳理一下MongoDB的数组的相关操作。关于数组的操作可以分成两类，一类是数组操作符，另一个是数组运算修饰符。
数组操作符
| 操作符 | 实现功能 |
| $ | 根据查询选择器定位要更新的文档 |
| $push | 添加值到数组中 |
| $pushAll | 添加数组到一个数组中。（将被$rach取代） |
| $addToSet |
添加值到数组中，重复了也不处理 |
| $pop | 从数组中删除第一个或者最后一个值。 |
| $pull | 从数组中删除匹配查询条件的值。 |
| $pullAll | 从数组中删除多个值。 |
数组运算修饰符
| 修饰符 | 实现功能 |
| $each | 与$push和$addToSet一起使用来操作多个值。 |
| $slice | 与$push和$each一起使用来缩小更新后数组的大小。 |
| $sort | 与$push、$each、$slice一起来排序数组中的子文档。 |
1.$push操作符
1.1 语法及功能描述
$push 主要用来向数组中添加元素。
语法：
{ $push: { <field1>: <value1>, ... } }
默认情况下，它会在数组尾部添加一个单独的元素。
1.2 操作案例
假如我们有一个学生成绩的集合studentscore，其文档格式如下：
{ "_id" : 1, "name" : "xiaoming", "score" : [ { "math" : 99, "english" : 89 } ] }
{ "_id" : 2, "name" : "xiaohong", "score" : [ { "math" : 98, "english" : 96 } ] }
其中的需求为，更新_id 为1的文档记录，在分数数组的字段上，添加 物理学的成绩，修改代码为
db.studentscore.update({_id:1},{$push: {score:{"physics":100}}})
修改后，结果查询如下：
{ "_id" : 1, "name" : "xiaoming", "score" : [ { "math" : 99, "english" : 89 }, { "physics" : 100 } ] }
{ "_id" : 2, "name" : "xiaohong", "score" : [ { "math" : 98, "english" : 96 } ] }
1.3 结合$each修饰符，批量插入
如果一次将多个值添加到数组中，可结合 数组修改符 $each 一起使用。
例如，我们将小红的（_id =2）的物理成绩、化学成绩、生物成绩一起添加到文档中。执行的语句如下：
db.studentscore.update({ _id: 2 },
{
$push: {
score: {
$each: [{ "physics": 100 }, { "chemistry": 90 }, { "biology": 99 }]
}
}
}
)
查询的结果如下：
{ "_id" : 1, "name" : "xiaoming", "score" : [ { "math" : 99, "english" : 89 }, { "physics" : 100 } ] }
{ "_id" : 2, "name" : "xiaohong", "score" : [ { "math" : 98, "english" : 96 }, { "physics" : 100 }, { "chemistry" : 90 }, { "biology" : 99 } ] }
1.4 数组修饰符 $sort 和 $slice的使用
前面讲了$each 数组运算修饰符，那我们再举一个例子，将剩余的两个修饰符一起讲解了好了（$sort 和 $slice）
例如，我们有文档记录如下：
{
"_id" : 5,
"quizzes" : [
{ "wk": 1, "score" : 10 },
{ "wk": 2, "score" : 8 },
{ "wk": 3, "score" : 5 },
{ "wk": 4, "score" : 6 }
]
}
现在我们，有个需求，就是 首先向文档的quizzes数组字段，追加三个记录，然后，我们再按照score排序，选取数组中的前三个元素。
db.students.update(
{ _id: 5 },
{
$push: {
quizzes: {
$each: [ { wk: 5, score: 8 }, { wk: 6, score: 7 }, { wk: 7, score: 6 } ],
$sort: { score: -1 },
$slice: 3
}
}
}
)
更新后的结果显示如下：
{
"_id" : 5,
"quizzes" : [
{ "wk" : 1, "score" : 10 },
{ "wk" : 2, "score" : 8 },
{ "wk" : 5, "score" : 8 }
]
}
$slice操作修饰符是在MongoDB 2.4 里添加的，其目的是方便管理经常更新的数组。当向数组添加值但是不想数组太大的时候，这个操作符非常有用。它必须与$push、$each操作符一起使用，允许用来剪短数组的大小、删除旧的值。
与$slice操作修饰符很像，MongoDB 2.4 新增了$sort操作修饰符，帮助更新数组。当使用$push和$slice时，有时候要先排序再删除它们。
2. $pop 操作符
2.1 语法及功能描述
$pop操作符可以实现从数组中删除第一个或者是最好一个元素。
{ $pop: { <field>: <-1 | 1>, ... } }
参数为-1 ，代表要删除数组中的第一个元素；参数为1 ，代表要删除数组中的最后一个元素。
2.2 操作案例
例如集合students 中有以下文档：
{ _id: 1, scores: [ 8, 9, 10 ] }
我们的需求是要把数组中的第一个元素（成绩为8）移除，SQL 语句如下：
db.students.update( { _id: 1 }, { $pop: { scores: -1 } } )
更新后，文档如下
{ _id: 1, scores: [ 9, 10 ] }
继续演示，如果在现有的基础上，我们需要进一步把数组的最后一个元素移除（成绩为10），更新的sQL如下：
db.students.update( { _id: 1 }, { $pop: { scores: 1 } } )
查询结果 如下：
{ _id: 1, scores: [ 9 ] }
3. $pull操作符
3.1 语法及功能描述
$pull是$pop的复杂形式。使用$pull,可以通过值精确指定要删除的元素。
语法格式
{ $pull: { <field1>: <value|condition>, <field2>: <value|condition>, ... } }
3.2 操作案例
3.2.1 移除数组中等于指定值的元素
测试文档如下：
{
_id: 1,
fruits: [ "apples", "pears", "oranges", "grapes", "bananas" ],
vegetables: [ "carrots", "celery", "squash", "carrots" ]
}
{
_id: 2,
fruits: [ "plums", "kiwis", "oranges", "bananas", "apples" ],
vegetables: [ "broccoli", "zucchini", "carrots", "onions" ]
}
操作要求是将 数组字段fruits中的"apples" and "oranges" 移除，还要将vegetables数组字段中的"carrots" 移除，其更新语句如下：
db.stores.update(
{ },
{ $pull: { fruits: { $in: [ "apples", "oranges" ] }, vegetables: "carrots" } },
{ multi: true }
)
更新后的结果如下：
{
"_id" : 1,
"fruits" : [ "pears", "grapes", "bananas" ],
"vegetables" : [ "celery", "squash" ]
}
{
"_id" : 2,
"fruits" : [ "plums", "kiwis", "bananas" ],
"vegetables" : [ "broccoli", "zucchini", "onions" ]
}
此时，集合文档中，fruit的数组字段 没有apples也没有oranges，vegetables数组字段也没有了carrots。
3.2.2 移除数组中满足指定条件的元素
假如我们有一个 profiles 的集合，其文档格式如下：
{ _id: 1, votes: [ 3, 5, 6, 7, 7, 8 ] }
我们要把votes大于等于6的元素移除，其语句如下：
db.profiles.update( { _id: 1 }, { $pull: { votes: { $gte: 6 } } } )
更新后的结果如下：
{ _id: 1, votes: [ 3, 5 ] }
3.2.3 移除数组中内嵌子文档（即此时数组元素是子文档，每一个{}中的内容是一个数组元素）
假设我们有一个关于 调查的集合 survey，其数据如下：
{
_id: 1,
results: [
{ item: "A", score: 5 },
{ item: "B", score: 8, comment: "Strongly agree" }
]
}
{
_id: 2,
results: [
{ item: "C", score: 8, comment: "Strongly agree" },
{ item: "B", score: 4 }
]
}
需求是将 score 为 8 并且 item 为 "B"的元素移除
db.survey.update(
{ },
{ $pull: { results: { score: 8 , item: "B" } } },
{ multi: true }
)
更新后的文档如下：
{
"_id" : 1,
"results" : [ { "item" : "A", "score" : 5 } ]
}
{
"_id" : 2,
"results" : [
{ "item" : "C", "score" : 8, "comment" : "Strongly agree" },
{ "item" : "B", "score" : 4 }
]
}
3.2.4 如果数组类型的元素还内嵌一个数组（数组包数组），就要特别小心了。
此时就要用到 $elemMatch操作符。
例如 文档格式如下：
{
_id: 1,
results: [
{ item: "A", score: 5, answers: [ { q: 1, a: 4 }, { q: 2, a: 6 } ] },
{ item: "B", score: 8, answers: [ { q: 1, a: 8 }, { q: 2, a: 9 } ] }
]
}
{
_id: 2,
results: [
{ item: "C", score: 8, answers: [ { q: 1, a: 8 }, { q: 2, a: 7 } ] },
{ item: "B", score: 4, answers: [ { q: 1, a: 0 }, { q: 2, a: 8 } ] }
]
}
需要将 results数组字段 移除，移除的条件是 results数组字段中的answers字段，符合 q 为 2 and a 大于等于 8。
db.survey.update(
{ },
{ $pull: { results: { answers: { $elemMatch: { q: 2, a: { $gte: 8 } } } } } },
{ multi: true }
)
更新后的数据如下：
{
"_id" : 1,
"results" : [
{ "item" : "A", "score" : 5, "answers" : [ { "q" : 1, "a" : 4 }, { "q" : 2, "a" : 6 } ] }
]
}
{
"_id" : 2,
"results" : [
{ "item" : "C", "score" : 8, "answers" : [ { "q" : 1, "a" : 8 }, { "q" : 2, "a" : 7 } ] }
]
}
4.$addToSet
4.1 语法及功能描述
使用$addToSet也会往数组后面添加值，但是它比较特殊：它只会添加数组里不存在的值。
{ $addToSet: { <field1>: <value1>, ... } }
4.2 操作案例
假如有一个集合 inventory 格式如下
{ _id: 1, item: "polarizing_filter", tags: [ "electronics", "camera" ] }
我们希望向向字段 tags 数组 ，添加一个元素accessories，则更新语句如下：
db.inventory.update(
{ _id: 1 },
{ $addToSet: { tags: "accessories" } }
)
更新后的结果为
{ "_id" : 1, "item" : "polarizing_filter", "tags" : [ "electronics", "camera", "accessories" ] }
如果想批量的增加如果元素，我们可以结合 $each 操作符一起使用。
例如以下文档
{ _id: 2, item: "cable", tags: [ "electronics", "supplies" ] }
我们想在字段 tags 数组，添加元素 "camera", "electronics", "accessories"，则更新语句如下：
db.inventory.update(
{ _id: 2 },
{ $addToSet: { tags: { $each: [ "camera", "electronics", "accessories" ] } } }
)
更新后的结果如下：
{
_id: 2,
item: "cable",
tags: [ "electronics", "supplies", "camera", "accessories" ]
}
4.3 注意点
需要注意是，如果添加的元素是数组格式，则会将新添加的元素保留为数组（将会出现数组嵌套数组）
例如
{ _id: 1, letters: ["a", "b"] }
执行的语句如下：
db.test.update(
{ _id: 1 },
{ $addToSet: {letters: [ "c", "d" ] } }
)
查询结构显示为
{ _id: 1, letters: [ "a", "b", [ "c", "d" ] ] }
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