MongoDB 数组元素增删改

与关系型数据库相比，MongoDB支持数组，将数组存储到文档之中。因此，与之对应的是数组的增删改查。对于有C语言基础的童鞋，数组应该不会陌生。数组的增删改查，在MongoDB中有相应的操作符来实现。本文主要描述数组的增删改相关操作符的使用。

有关数组的查询可以参考：MongoDB 数组查询

1、占位符$

占位符$的作用主要是用于返回数组中第一个匹配的数组元素值(子集)，重点是第一个
在更新时未显示指定数组中元素位置的情形下，占位符$用于识别元素的位置
通过数组过滤条件找到的第一个匹配的元素值的文档将被更新

使用示例
> db.students.insertMany([
{ "_id" : 1, "semester" : 1, "grades" : [ 70, 87, 90 ] },
{ "_id" : 2, "semester" : 1, "grades" : [ 90, 90, 92 ] },
{ "_id" : 3, "semester" : 1, "grades" : [ 85, 100, 90 ] },
{ "_id" : 4, "semester" : 2, "grades" : [ 79, 85, 80 ] },
{ "_id" : 5, "semester" : 2, "grades" : [ 88, 88, 92 ] },
{ "_id" : 6, "semester" : 2, "grades" : [ 95, 90, 96 ] }])

使用样式：
db.collection.find( { <array>: <value> ... },
{ "<array>.$": 1 } )
db.collection.find( { <array.field>: <value> ...},
{ "<array>.$": 1 } )
更新元素值样式:
db.collection.update(
{ <array>: value ... },
{ <update operator>: { "<array>.$" : value } }
)

更新数组内嵌文档样式(使用.$.成员方式)
db.collection.update(
{ <query selector> },
{ <update operator>: { "array.$.field" : value } }
)

更新操作时的占位符$匹配查询文档的第一个元素
数组字段必须为查询的过滤条件

更新数组元素值

//下面查询semester值为1，grades为90的文档
//如下结果，所有包含90的文档都被返回
> db.students.find( { semester: 1, grades: { $eq: 90 } })//等价：db.students.find({semester:1,grades:90})
{ "_id" : 1, "semester" : 1, "grades" : [ 70, 87, 90 ] }
{ "_id" : 2, "semester" : 1, "grades" : [ 90, 90, 92 ] }
{ "_id" : 3, "semester" : 1, "grades" : [ 85, 100, 90 ] }

//下面通过占位符$来过滤数组的结果，也即是只有第一个为90的值才会被显示，其余的元素值不被显示
> db.students.find( { semester: 1, grades: { $eq: 90 } },{ "grades.$": 1 } )
{ "_id" : 1, "grades" : [ 90 ] }
{ "_id" : 2, "grades" : [ 90 ] } //注意这里显示的是该文档的第一个90
{ "_id" : 3, "grades" : [ 90 ] }

//下面使用占位符进行更新
> db.students.update({semester: 1, grades:90},{$set:{"grades.$":95}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })  //提示1个文档被更新

//如下文档_id为1的数组值被更新为95
> db.students.find( { semester: 1})
{ "_id" : 1, "semester" : 1, "grades" : [ 70, 87, 95 ] }
{ "_id" : 2, "semester" : 1, "grades" : [ 90, 90, 92 ] }
{ "_id" : 3, "semester" : 1, "grades" : [ 85, 100, 90 ] }

//下面使用multi:true选项，如下可知，2个匹配文档被更新
//但是仅仅是第一个元素值被更新(文档_id为2数值值为90的第二个元素未更新)
> db.students.update({semester: 1, grades:90},{$set:{"grades.$":95}},{multi:true})
WriteResult({ "nMatched" : 2, "nUpserted" : 0, "nModified" : 2 })

> db.students.find( { semester: 1})
{ "_id" : 1, "semester" : 1, "grades" : [ 70, 87, 95 ] }
{ "_id" : 2, "semester" : 1, "grades" : [ 95, 90, 92 ] }
{ "_id" : 3, "semester" : 1, "grades" : [ 85, 100, 95 ] }

更新数组内嵌文档

//向集合增加一个文档
> db.students.insert(
... {
... _id:7,
... grades: [
...      { grade: 80, mean: 75, std: 8 },
...      { grade: 85, mean: 90, std: 5 },
...      { grade: 90, mean: 85, std: 3 }
...   ]
... })
WriteResult({ "nInserted" : 1 })

//如下所示，使用数组名.$.成员名的方式进行更新
//
> db.students.update(
... { _id: 7, "grades.grade": 85 },
... { $set: { "grades.$.std" : 6 } })
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })

> db.students.find({"grades.grade":85},{ "grades.$": 1 })
{ "_id" : 7, "grades" : [ { "grade" : 85, "mean" : 90, "std" : 6 } ] }

更新数组内嵌文档(多条件匹配)

//对于多条件的匹配，使用$elemMatch
> db.students.update({"_id":7,grades:{$elemMatch:{grade:{$lte:90},mean:{$gt:80}}}},
... { $set: { "grades.$.std" : 6 } })
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 }) //提示一条被更新

//验证结果，尽管有2个内嵌文档满足查询条件，但是只有第一个被更新
> db.students.find({"grades.std":6}).pretty()
{
"_id" : 7,      // Author: Leshami
"grades" : [    // Blog  : http://blog.csdn.net/leshami {
"grade" : 80,
"mean" : 75,
"std" : 8
},
{
"grade" : 85,
"mean" : 90,
"std" : 6
},
{
"grade" : 90,
"mean" : 85,
"std" : 3
}
]
}

2、操作符$addToSet

当数组元素值不存在的时候，将该值添加到数组。否则，什么也不做。
样式：
{ $addToSet: { <field1>: <value1>, ... } }

$addToSet确保没有重复的项添加到数组集合，对于已经存在的重复元素不受影响。
$addToSet不能保证添加时元素的顺序
如果<field1>为空，操作失败，如果添加的值是数组，那么整个值将作为一个单个元素被追加

> db.students.update({"_id":6},{$addToSet:{grades:99}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })

> db.students.find({"_id":6})
{ "_id" : 6, "semester" : 2, "grades" : [ 95, 90, 96, 99 ] }

//下面尝试再次添加99，如下提示有匹配，但是没有更新
> db.students.update({"_id":6},{$addToSet:{grades:99}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 0 })

//下面的将grades:[100,101]作为一个整体元素添加到数组
> db.students.update({"_id":6},{$addToSet:{grades:[100,101]}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })

//验证,100,101作为了一个整体，而非单个元素
> db.students.find({"_id":6})
{ "_id" : 6, "semester" : 2, "grades" : [ 95, 90, 96, 99, [ 100, 101 ] ] }

//结合$each操作符使用$addToSet
//$addToSet结合$each，允许$addToSet一次添加多个值到数组
//如下，我们需要将[96，99,100,101]这几个值添加到数组
>db.students.update({"_id":6},{$addToSet:{grades:{$each:[96,99,100,101]}}})

//如下面的查询结果,96,99元素值由于之前已经存在，因此未被添加，而100,101则被添加
> db.students.update({"_id":6},{$addToSet:{grades:{$each:[96,99,100,101]}}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })
> db.students.find({"_id":6})
{ "_id" : 6, "semester" : 2, "grades" : [ 95, 90, 96, 99, [ 100, 101 ], 100, 101 ] }

3、操作符$push

$push添加一个指定的值到数组，如果是嵌套文档，使用.成员方式
样式：
{ $push: { <field1>: <value1>, ... } }
行为：
如果被更新的文档该数组不存在，那么$push将添加数组字段和值
如果字段不是一个数组，操作失败
如果值是数组，那么整个数组作为一个单个元素添加到数组

$push的修改顺序(参考本小点后面的综合示例)
将添加的元素更新到数组
如果指定了排序，那么应用排序
如果指定了slice，那么切割数组
存储数组

示例：
//字段不存在时的情形
> db.students.update({"_id":1},{$push:{score:80}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })

//查看添加后的结果，score作为一个数组字段添加到文档
> db.students.find({"_id":1})
{ "_id" : 1, "semester" : 1, "grades" : [ 70, 87, 95 ], "score" : [ 80 ] }

//再次对score字段进行$push
> db.students.update({"_id":1},{$push:{score:90}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })

//查看添加后的结果，由于score数组字段存在，因此为其追加数组元素90
> db.students.find({"_id":1})
{ "_id" : 1, "semester" : 1, "grades" : [ 70, 87, 95 ], "score" : [ 80, 90 ] }

> //$push结合$each，一次向数组push多个元素值，相同的元素值并没有忽略
> //这里是$push与$addToSet最大的一个差别，一个滤重，一个不滤重
> db.students.update({"_id":1},{$push:{score:{$each:[80,100,120]}}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })
> db.students.find({"_id":1})
{ "_id" : 1, "semester" : 1, "grades" : [ 70, 87, 95 ], "score" : [ 80, 90, 80, 100, 120 ] }

//$push结合$each,$slice，$sort的综合示例
//首先添加文档到集合
> db.students.insert({
"_id" : 8,
"quizzes" : [
{ "wk": 1, "score" : 10 },
{ "wk": 2, "score" : 8 },
{ "wk": 3, "score" : 5 },
{ "wk": 4, "score" : 6 }
]
})

//使用如下更新操作
> db.students.update(
{ _id: 8 },
{
$push: {
quizzes: {   //下面使用$each为数组添加3个元素
$each: [ { wk: 5, score: 8 }, { wk: 6, score: 7 }, { wk: 7, score: 6 } ],
$sort: { score: -1 },  //基于socre倒叙排列
$slice: 3              //仅保留3个元素
}
}
}
)

//更新后的结果如下，score，10，8，8被保留，其余的被删除
> db.students.find({"_id":8}).pretty()
{
"_id" : 8,
"quizzes" : [
{
"wk" : 1,
"score" : 10
},
{
"wk" : 2,
"score" : 8
},
{
"wk" : 5,
"score" : 8
}
]
}

4、操作符$pop

$pop操作符移除数组中的第一个或者最后一个元素(1为最后一个元素，-1为第一个元素)
如果是数组为嵌套文档，使用.成员方式
样式:
{ $pop: { <field>: <-1 | 1>, ... } }

//查看"_id"值为1的文档
> db.students.find({"_id":1})
{ "_id" : 1, "semester" : 1, "grades" : [ 70, 87, 95 ], "score" : [ 80, 90, 80, 100, 120, 80, 100, 120 ] }

//移除score最后一个元素
> db.students.update({"_id":1},{$pop:{score:1}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })

> db.students.find({"_id":1})
{ "_id" : 1, "semester" : 1, "grades" : [ 70, 87, 95 ], "score" : [ 80, 90, 80, 100, 120, 80, 100 ] }

//移除score第一个元素
> db.students.update({"_id":1},{$pop:{score:-1}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })

> db.students.find({"_id":1})
{ "_id" : 1, "semester" : 1, "grades" : [ 70, 87, 95 ], "score" : [ 90, 80, 100, 120, 80, 100 ] }

//移除嵌套数组的最后一个元素
> db.students.update({"_id":8},{$pop:{quizzes:1}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })

> db.students.find({"_id":8})
{ "_id" : 8, "quizzes" : [ { "wk" : 1, "score" : 10 }, { "wk" : 2, "score" : 8 } ] }

5、操作符$pull

$pull操作符从现有数组中移除与指定条件匹配的值或值的所有实例
样式：
{ $pull: { <field1>: <value|condition>, <field2>: <value|condition>, ... } }
说明：
如果指定的<condition>数组元素为内嵌文档时，$pull操作符应用<condition>，类似每个数组元素是集合中的文档一样
如果指定的<value>去移除数组，$pull仅仅移除满足指定条件的数组元素(精确匹配，包括顺序)
如果指定的<value>去移除一个文档，$pull仅仅移除字段和值精确匹配的数组元素素(顺序可以不同)

示例：

移除所有特定元素值
> db.students.find({"_id":6})
{ "_id" : 6, "semester" : 2, "grades" : [ 95, 90, 96, 99, [ 100, 101 ], 100, 101 ] }

//移除单个数组元素值
> db.students.update({"_id":6},{$pull:{grades:99}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })

//移除嵌套数组元素值
> db.students.update({"_id":6},{$pull:{grades:[100,101]}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })

//验证结果
> db.students.find({"_id":6})
{ "_id" : 6, "semester" : 2, "grades" : [ 95, 90, 96, 100, 101 ] }

//下面使用$in来移除所有匹配元素
> db.students.update({"_id":6},{$pull:{grades:{$in:[95,96]}}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })

//验证结果
> db.students.find({"_id":6})
{ "_id" : 6, "semester" : 2, "grades" : [ 90, 100, 101 ] }

移除所有匹配的特定条件的数字元素
//移除数组grades中大于等于100的元素
> db.students.update({"_id":6},{$pull:{grades:{$gte:100}}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })

//如下查询100,101元素值已经不存在了
> db.students.find({"_id":6})
{ "_id" : 6, "semester" : 2, "grades" : [ 90 ] }

移除文档型数组项目
> db.survey.insert([
{
_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 }
]
}])

//下面的update操作，移除results数组中嵌套文档score的值为8，item值为B的数值元素
> db.survey.update(
{ },
{ $pull: { results: { score: 8 , item: "B" } } },
{ multi: true }
)
WriteResult({ "nMatched" : 2, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })   //2个匹配，1个更新

> db.survey.find().pretty()
{ "_id" : 1, "results" : [ { "item" : "A", "score" : 5 } ] }
{
"_id" : 2,
"results" : [
{
"item" : "C",
"score" : 8,
"comment" : "Strongly agree"
},
{
"item" : "B",
"score" : 4
}
]
}

6、操作符$pullAll

该操作符从一个存在的数组中移除指定值得所有实例(即一次删除多个值)。
$pull操作符是移除一个指定查询的元素，$pullAll移除匹配列出值得所有元素
样式：
{ $pullAll: { <field1>: [ <value1>, <value2> ... ], ... } }
说明：
当指定的<field>是一个内嵌文档或数组时，使用.成员方式
如果<value>是一个文档或者数组，$pullAll仅仅精确移除匹配指定<value>数组的元素(顺序要求匹配)

示例
> db.students.find({"_id":{$in:[1,5]}})
{ "_id" : 1, "semester" : 1, "grades" : [ 70, 87, 95 ], "score" : [ 90, 80, 100, 120, 80, 100 ] }

> db.students.find({"_id":1})
{ "_id" : 1, "semester" : 1, "grades" : [ 70, 87, 95 ], "score" : [ 90, 80, 80 ] }

> db.students.find({"_id":5}).pretty()
{
"_id" : 5,
"semester" : 2,
"grades" : [
88,
88,
92
],
"quizzes" : [
{
"wk" : 5,
"score" : 8
},
{
"wk" : 6,
"score" : 7
},
{
"wk" : 7,
"score" : 6
}
]
}

> db.students.update({"_id":5},{$pullAll:{"quizzes":[{"wk" : 5,"score" : 8}]}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })

> db.students.update({"_id":5},{$pullAll:{"quizzes":[{"wk" : 7,"score" : 6}]}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })
> db.students.find({"_id":5}).pretty()
{
"_id" : 5,
"semester" : 2,
"grades" : [
88,
88,
92
],
"quizzes" : [
{
"wk" : 6,
"score" : 7
}
]
}