MongoDB 参考手册

学习《MongoDB 权威指南·第2版》的笔记，结合 MongoDB 官方最新文档（v3.6），简单记录一些概念、注意点、语法糖，方便使用的时候快速查阅、参考。

1. 文档

文档是 MongoDB 中数据的基本单元，非常类似于关系型数据库中的行。
文档的键是字符串，除了少数例外情况，键可以使用任意 UTF-8 字符：

键不能含有 \0 （空字符），这个字符用于表示键的结尾
. 和 $ 具有特殊意义，是被保留的，只能在特定环境下使用
MongoDB 不但区分类型，而且区分大小写。例如，下面的两个文档是不同的：
```
{"foo" : 3}
{"foo" : "3"}
```
文档不能有重复的键

2. 集合

集合就是一组文档。如果将 MongoDB 中的一个文档比喻为关系型数据库中的一行，那么一个集合就相当于一张表。

集合名不能以 “system.” 开头，这是为系统集合保留的前缀
可以使用 db.collectionName 获取一个集合的全路径名，但是，如果集合名称中包含保留字或者无效的 JavaScript 属性名称，db.collectionName 就不能正常工作了。这个时候需要通过函数 db.getCollection( "collectionName" ) 访问相应的集合，或者使用数组访问语法。比如，某个怪异的集合名称为 db.@#&!，要访问这个集合的话，可以数组访问方式：
```
> var name = "@#&!"
> db[name].find()
```
普通集合是动态创建的，而且可以自动增长以容纳更多的数据。比如下面插入语句，如果集合 foo 不存在，则会自动创建该集合
```
> db.foo.insert({"x" : 1})
```
MongoDB 中还有另一种不同类型的集合：固定集合。固定集合需要事先创建，同时指定它的大小，一旦创建成功后大小不能再改变。固定集合类似于循环队列，当空间被占满时，如果再插入新文档，固定集合会自动将最老的文档删除以释放空间，新文档会占据这块释放出来的空间。
```
> // 创建一个名为 my_collection 大小为 100000 字节的固定集合
> db.createCollection( "my_collection", { "capped" : true, "size" : 100000 } )
> // 创建一个名为 my_collection2 大小为 100000 字节的固定集合，集合最多容纳 100 个文档
> db.createCollection( "my_collection2", { "capped" : true, "size" : 100000, "max" : 100 } )
```

3. 数据库

多个文档组成集合，多个集合组成数据库。

数据库名区分大小写，即便是在不区分大小写的文件系统中也是如此。简单起见，数据库名全部小写
数据库最终会变成文件系统里的文件，而数据库名就是相应的文件名，这就是数据库名有限制的原因
系统保留数据库
- admin
  从身份验证的角度来讲，这是 “root” 数据库。如果将一个用户添加到 admin 数据库，那么这个用户将自动获得所有数据库的权限。再者，一些特定的服务器端命令也只能从 admin 数据库运行
- local
  这个数据库永远不可以复制，且一台服务器上的所有本地集合都可以存储在这个数据库
- config
  用于分片设置时，分片信息会存储在此数据库中

4. MongoDB shell

MongoDB 自带 JavaScript shell，可在 shell 中使用命令行与 MongoDB 实例交互

shell 连接到 MongoDB 实例

$ mongo some-host:27017/mydb
MongoDB shell version v3.6.1
connecting to: mongodb://some-host:27017/mydb
MongoDB server version: 3.6.1
mongos>

如果想 shell 启动时不连接到任何 mongod 实例，可通过参数 --nodb 实现：

$ mongo --nodb
MongoDB shell version v3.6.1
Welcome to the MongoDB shell.
For interactive help, type "help".
For more comprehensive documentation, see
        http://docs.mongodb.org/
Questions? Try the support group
        http://groups.google.com/group/mongodb-user
>

启动之后，在需要时运行 new Mongo(hostname) 命令就可以连接到想要的 mongod 了：

> conn = new Mongo("some-host:27017")
connection to some-host:27017
> db = conn.getDB("mydb")
mydb

使用 shell 执行脚本。除了以交互式使用 shell 在，还可以将 JavaScript 脚本直接传给 shell

$ mongo script1.js script2.js
MongoDB shell version v3.6.1
connecting to: mongodb://127.0.0.1:27017
MongoDB server version: 3.6.1
I am script1
I am script2
$

如果希望在指定的主机/端口上的 mongod 运行脚本，需要指定地址，然后再跟上脚本文件名
```
$ mongo --quiet some-host:3000/mydb script1.js script2.js
```
--quiet可以让 shell 不打印 “MongoDB shell version...” 提示
在交互模式下，如果想执行某个脚本文件时，可以使用 load() 函数：
```
mongos> load("script1.js")
I am script1
mongos> 
```

在脚本中可以访问 db 变量，以及其他全局变量。然而，shell 辅助函数（比如 "use db" 和 "show collections"）不可以在文件中使用。这些辅助函数都有对应的 JavaScript 函数，如下表：

辅助函数	等价函数
use foo	db.getSisterDB("foo")
show dbs	db.getMongo().getDBs()
show collections	db.getCollectionNames()

如果在 shell 中想执行命令行程序，那么可以通过 run() 来实现。比如想查看某个文件夹下的文件列表：
```
mongos> run("ls", "-l", "/home/myUser/my-scripts/")
```
.mongorc.js文件
如果某些脚本会被频繁加载，可以将它们添加到 .mongorc.js 文件中，这个文件会在启动 shell 时自动允许。
如果想禁止加载此文件，可以在 shell 启动时指定参数 --norc 参数。
定制 shell 提示
将 prompt 变量设为一个字符串或者函数，就可以重写默认的 shell 提示。比如提示当前时间：
```
prompt = function() {
    return (new Date()) + "> ";
};
```
shell 启动后：
```
Fri Jan 05 2018 00:20:55 GMT-500 (EST)> 
```

5. 查询

查询集合中的所有文档，返回所有键/值对

> // 若不指定查询文档参数，结果就返回集合 coll 中的所有文档
> db.coll.find()

简单条件查询
find() 的第一个参数决定了要返回哪些文档，这个参数是一个文档，用于指定查询条件。可以向查询文档加入多个键/值对，将多个查询条件组合在一起，这样的查询条件会被解释成 “条件1 AND 条件2 AND ... 条件N”。
```
> // 查询名字为 dereck 且年龄为 27 的用户
> db.users.find({"name" : "dereck", "age" : 27})
```
指定需要返回的键
find() 的第二个参数用来指定想要的键。只返回需要的键的好处是，既会节省传输的数据，又能节省客户端解码文档的时间和内存消耗。
```
> db.users.find({}, {"name" : 1, "age" : 1})
```
1 表示需要返回该键，0 表示不返回

比较操作符
"$lt"、"$lte"、"$gt"、"$gte"、"$ne" 分别对应 <、<=、>、>=、!=。

> // 查询 18～30 岁（含）的用户
> db.users.find({ "age" : { "$gte" : 18, "$lte" : 30 } })

OR 查询
有两种方式进行 OR 查询："or" 除了可以单个键，还可以用来对多个键进行 OR 查询。
```
> // "$in" 非常灵活，可以指定不同类型的条件和值
> db.users.find({ "user_id" : { "$in" : [ 12345, "dereck" ] })
```
```
> // "$or" 接受一个包含所有可能条件的数组作为参数
> db.users.find({ "$or" : [ {"country" : "China"}, {"city" : "Shanghai"} ] })
```
当某个查询既可以使用 "or" 完成时，优先使用 "in" 只执行单次查询，而 "in":[ 12345, "dereck" ]} 需要两次）后将结果合并再返回，效率较低。如果不得不使用 "or" 字句匹配到）。
not" 是元条件，可以用在任何其他条件之上
null 类型的查询
null 不仅会匹配某个键的值是 null，而且还会匹配不包含这个键的文档。
假设集合 c 中包含如下三条文档：
```
> db.c.find({}, {"_id" : 0})
{ "y" : null }
{ "y" : 1 }
{ "y" : 2 }
```
查询 "y" 键为 null 的文档，可以得到预期的一条文档：
```
> db.c.find({"y" : null}, {"_id" : 0})
{ "y" : null }
```
查询 "z" 键为 null 的文档，结果返回了整个集合，因为所有文档都没有 "z" 键：
```
> db.c.find({"z" : null}, {"_id":0})
{ "y" : null }
{ "y" : 1 }
{ "y" : 2 }
```
如果想要结果仅返回包含指定键且键值为 null 的文档的话，需要通过 "$exists" 条件判定键值已存在：
```
> db.c.find({"z" : {"$in" : [null], "$exists" : true}},  {"_id":0})
```

数组查询

通过 "$all" 来实现对数组的多个元素进行匹配。假设集合 food 包含以下三条文档：

> db.food.find({}, {"_id" : 0})
{ "fruit" : [ "apple", "banana", "peach" ] }
{ "fruit" : [ "apple", "kumquat", "orange" ] }
{ "fruit" : [ "cherry", "banana", "apple" ] }

找到既有 "apple" 又有 "banana" 的文档：

> // "apple"、 "banana" 的先后顺序无关紧要
> db.food.find({"fruit" : {"$all" : [ "apple", "banana" ]}}, {"_id" : 0})
{ "fruit" : [ "apple", "banana", "peach" ] }
{ "fruit" : [ "cherry", "banana", "apple" ] }

可以使用 key.index 语法指定下标，来查询数组特定位置的元素，下标从 0 开始：

> db.food.find({"fruit.2" : "peach"}, {"_id" : 0})
{ "fruit" : [ "apple", "banana", "peach" ] }

使用 "$size" 查询特定长度的数组

> db.food.find({"fruit" : {"$size : 3"}}, {"_id" : 0})
{ "fruit" : [ "apple", "banana", "peach" ] }
{ "fruit" : [ "apple", "kumquat", "orange" ] }
{ "fruit" : [ "cherry", "banana", "apple" ] }

在 find() 的第二个参数中，通过使用 "$slice" 操作符返回某个键匹配的数组元素的一个子集：

通过 { "key" : n} 返回数组 "key" 的前 n 个元素：

> // 每个文档返回前 2 个水果
> db.food.find({}, {"_id" : 0, "fruit" : {"$slice" : 2}})
{ "fruit" : [ "apple", "banana" ] }
{ "fruit" : [ "apple", "kumquat" ] }
{ "fruit" : [ "cherry", "banana" ] }

通过 { "key" : -n} 返回数组 "key" 的后 n 个元素：

> // 每个文档返回后 2 个水果
> db.food.find({}, {"_id" : 0, "fruit" : {"$slice" : -2}})
{ "fruit" : [ "banana", "peach" ] }
{ "fruit" : [ "kumquat", "orange" ] }
{ "fruit" : [ "banana", "apple" ] }

通过 { "key" : [start, end] } 返回数组 "key" 的中间部分元素，如果数组元素不足，则返回 start 后的所有元素：

> db.food.insert({"fruit" : [ "cherry", "banana", "apple", "orange" ]})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> db.food.find({}, {"_id" : 0, "fruit" : { "$slice" : [2, 3] }}
{ "fruit" : [ "peach" ] }
{ "fruit" : [ "orange" ] }
{ "fruit" : [ "apple", "orange" ] }

内嵌文档查询
通过点表示法查询内嵌文档。比如查询如下文档：

{
    "name" : {
        "first" : "Dereck",
        "last" : "Yu"
    },
    "age" : 29
}

通过点表示法针对特定的键进行查询：

> db.people.find({ "name.first" :"Dereck", "name.last" : "Yu" }, {"_id" : 0})
{ "name" : { "first" : "Dereck", "last" : "Yu"}, "age" : 29 }

内嵌文档的数组元素的查询
如果内嵌文档是一个数组，那么上述“点表示法”查询可能就得不到正确的结果了。比如以下 blog 集合中查询由 "dereck" 发表的 5 分以上的评论：

{
    "content" : "hello world",
    "comments" : [
        {
            "author" : "dereck",
            "score" : 3,
            "comment" : "terrible post"
        },
        {
            "author" : "sherry",
            "score" : 6,
            "comment" : "nice post"
        }
    ]
}

尝试使用“点表示法”查询：

> // 下面这条查询语句返回了所有结果，因为 author 条件在第一条评论中符合了，而 score 条件在第二条评论中符合了，所以两条评论都被返回
> db.blog.find({ "comments.author" : "dereck", "comments.score" : {"$gte" : 5} }, {"_id" : 0}).pretty()
{
    "content" : "hello world",
    "comments" : [
        {
            "author" : "dereck",
            "score" : 3,
            "comment" : "terrible post"
        },
        {
            "author" : "sherry",
            "score" : 6,
            "comment" : "nice post"
        }
    ]
}

要匹配数组中的单个内嵌文档，需要使用 "$elemMatch" 将限定条件进行分组，对单个内嵌文档中的多个键进行匹配：

> db.blog.find({ "comments" : { "$elemMatch" : { "author" : "dereck", "score" : { "$gte" : 5 } } } }, {"_id" : 0})

$where 查询键/值对是一种表达能力非常好的查询方式，但有些需求不能通过这种方式表达，此时可以使用$ where" 语句。 "where" 语句的使用，应该禁止终端用户使用任意的 "$where" 语句。
假设有如下文档，需要返回两个键具有相同值的文档：

> db.foo.insert({ "x" : 1, "y" : 2, "z" : 3 })
> db.foo.insert({ "x" : 2, "y" : 2, "z" : 4 })
>
> // 第二个文档中，"x" 和 "y" 的值相同，所以应该返回比文档
> db.foo.find({ "$where" : function() {
... for (var key1 in this) {
...     for (var key2 in this) {
...         if ( key1 != key2 && this[key1] == this[key2] )
...             return true;
...     }
... }
... return false;
... } }):
{ "_id" : ObjectId("5a54647675b6e8450f1d5fd2"), "x" : 2, "y" : 2, "z" : 4 }

不是非常必要时，一定要避免使用 "where" 表达式来运行，在速度上要比常规查询慢很多。

limit
要限制结果数量，可在 find() 后使用 limit() 函数，limit 指定的是上限，而非下限。
```
> // 只返回 3 个结果，如果匹配的结果不足 3 个，则返回所有
> db.c.find().limit(3)
```
skip
略过前面 N 个匹配的文档，返回余下的文档，如果集合里面能匹配的文档不足需要略掉的数量，则不会返回任何文档。
```
> db.c.find().skip(3)
```
避免使用 skip 略过大量结果，数量非常多的话会变得非常慢，因为它要先找到需要被略过的数据，然后再抛弃这些数据
sort
接受一个对象作为参数，这个对象是一组键值对，键对应文档的键名，值代表排序的方向。排序方向可以是 1 （升序）或者－1 （降序）。如果指定了多个键，则按照这些键被指定的顺序逐个排序。
```
> db.c.find().sort({ "name" : 1, "age" : -1 })
```

6. 创建、更新、删除文档

插入单个文档

> db.foo.insert({"x" : 1})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })

从 3.2 版本开始，可以使用 "insertOne()" 方法：

> db.foo.insertOne({"y" : 1})
{
    "acknowledged" : true,
    "insertedId" : ObjectId("5a57002cbfe1dc293187ec6d")
}

批量插入多个文档
如果要向集合中插入多个文档，批量插入会快一些，一次发送数十、数百乃至数千个文档会明显提高插入的速度
```
> db.foo.batchInsert([{"x" : 1}, {"y" : 2},  {"z" : 3}])
```
如果在执行批量插入的过程中有一个文档插入失败，那么在这个文档之前的所有文档都会成功插入到集合中，而这个文档以及之后的所有文档全部插入失败。如果希望 batchInsert 忽略错误并且继续执行后续插入，可以使用 continueOnError 选项。 shell 并不支持这个选项，但所有的驱动程序都支持。

从 3.2 版本开始，可以使用 "insertMany()" 方法：
```
> db.foo.insertMany([
...     { "a" : 10 },
...     { "a" : 11 },
...     { "a" : 12 }
... ])
{
    "acknowledged" : true,
    "insertedId" : [
        ObjectId("5a570a6dbef1dc293187ec6e"),
        ObjectId("5a570a6dbef1dc293187ec6f"),
        ObjectId("5a570a6dbef1dc293187ec70")
    ]
}
```
删除文档
删除数据是永久性的，不能撤销，也不能恢复
删除集合中的所有文档：
```
> db.foo.remove({})
```
删除符合条件的文档：
```
> db.employee.remove({"department" : "A"})
```
remove() 函数会删除文档数据，但是不会删除集合本身，也不会删除集合的元信息。
从3.2版本开始，可以使用"deleteOne()" 和 "deleteMany()" 方法：
```
> db.foo.deleteOne({"y":1})
{ "acknowledged" : true, "deletedCount" : 1 }
> 
> db.foo.deleteMany( { "a" : { "$gte" : 11 } } )
{ "acknowledged" : true, "deletedCount" : 2 }
```
清空集合
删除文档通常很快，但如果要清空整个集合，使用 drop() 更快，该函数不能指定任何限定条件，整个集合都会被删除，所有元数据也都不见了
```
> db.foo.drop()
```

更新文档
更新操作是不可分割的：若是两个更新同时发生，先到达服务器的先执行，接着执行另外一个。所以，两个需要同时进行的更新会迅速接连完成，比过程不会破坏文档：最新的更新会取得“胜利”。

> var dereck = db.people.findOne()
> dereck
{
    "_id" : ObjectId("5a4f20eff85ff534e67a4126"),
    "name" : "dereck",
    "age" : 29
}
> dereck.age++
29
> db.people.update({"_id" : dereck_id}, dereck)
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })
> 
> db.people.find().pretty()
{
    "_id" : ObjectId("5a4f20eff85ff534e67a4126"),
    "name" : "dereck",
    "age" : 30
}

从3.2版本开始，可以使用"updateOne()" 、 "updateMany()" 和
"replaceOne()" 方法。

使用修改器
通常文档只会有一部分要更新，可以使用原子性的更新修改器，指定对文档中的某些字段进行更新。更新修改器是种特殊的键用来指定复杂的更新操作，比如修改、增加或者删除键，还可能是操作数组或者内嵌文档。

$inc 修改器用来增加(或减少)整型、长整型或双精度浮点型的值，如果指定的键不存在，则创建此键

> db.people.find().pretty()
{
    "_id" : ObjectId("5a4f20eff85ff534e67a4126"),
    "name" : "dereck",
    "age" : 30
}
> // 执行完以下语句会新建 "score" 键
> db.people.update({"name" : "dereck"}, {"$inc" : {"score" : 100}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })
> 
> db.people.find().pretty()
{
    "_id" : ObjectId("5a4f20eff85ff534e67a4126"),
    "name" : "dereck",
    "age" : 30,
    "score" : 100
}
> 
> // 更改 "score" 键的值
> db.people.update({"name" : "dereck"}, {"$inc" : {"score" : -10}})
WriteResult({"nMatched":1,"nUpserted":0,"nModified":1})
> 
> db.people.find().pretty()
{
    "_id" : ObjectId("5a4f20eff85ff534e67a4126"),
    "name" : "dereck",
    "age" : 30,
    "score" : 90
}

$set 修改器用来指定一个字段的值，如果这个字段不存在，则创建它。用法与 $inc 类似，不过可以修改任意类型

> db.people.update({"name" : "dereck"}, { "$set" : { "email" : "[email protected]"  }})
WriteResult({"nMatched":1,"nUpserted":0,"nModified":1})
> 
> db.people.find().pretty()
{
    "_id" : ObjectId("5a4f20eff85ff534e67a4126"),
    "name" : "dereck",
    "age" : 30,
    "score" : 90,
    "email" : "[email protected]"
}

如果需要完全删除某个键，可以使用 $unset 修改器
$push 修改器用于向数组末尾添加一个元素，如果数组不存在，就创建一个新的数组

> // 以下语句试图向 "addresses" 键添加一个地址，此时这个键不存在，执行完后创建该键
> db.people.update({"name" : "dereck"}, { "$push" : { "addresses" : "Road A"  }})
WriteResult({"nMatched":1,"nUpserted":0,"nModified":1})
> 
> db.people.find().pretty()
{
    "_id" : ObjectId("5a4f20eff85ff534e67a4126"),
    "name" : "dereck",
    "age" : 30,
    "score" : 90,
    "email" : "[email protected]",
    "addresses" : [
        "Road A"
    ]
}

使用$each 子操作符，可以通过一次 $push 操作添加多个值

> db.people.update({"name" : "dereck"}, {"$push" : { "addresses" : { "$each" : ["Road B", "Road C" ]}}})

将 $slice 和 $push 组合在一起使用，可以固定数组的最大长度，$slice 的值必须是负数。比如，下面的代码确保 addresses 的值最多有5个，如果数组的元素没有超过5个，那么所有元素都保留；如果多于5个的话，那么只有最后5个元素得以保留。

> db.people.update({"name" : "dereck"}, {"$push" : { "addresses" : { "$each" : ["Road D", "Road E",  "Road F"], "$slice" : -5}}})
WriteResult({"nMatched":1,"nUpserted":0,"nModified":1})
> 
> db.people.find().pretty()
{
    "_id" : ObjectId("5a4f20eff85ff534e67a4126"),
    "name" : "dereck",
    "age" : 30,
    "score" : 90,
    "email" : "[email protected]",
    "addresses" : [
        "Road B",
        "Road C",
        "Road D",
        "Road E",
        "Road F"
    ]
}

使用 $addToSet 可以避免向数组中插入重复值

> db.people.update({"name" : "dereck"},{"$addToSet" : {"addresses" : { "$each" :["Road F", "Road G"]}}})

删除数组元素
若是把数组看成队列或者栈，可以用 $pop 修改器，它可以从数组的任何一端删除元素。 { "$pop" : { "key" : 1 }} 从数组末尾删除一个元素；{ "$pop" : { "key" : -1 }} 则从头部删除。
当需要通过条件匹配删除元素时，可以使用 $pull 修改器

> // 删除 "Road A"
> db.people.update({"name" : "dereck"},{"$pull" : {"addresses" : "Road A" }})

upsert
upsert （upsert = update + insert）是一种特殊的更新，不是一个操作符。如果没有找到符合更新条件的文档，就会以这个条件和更新文档为基础创建一个新的文档；如果找到了匹配的文档，则正常更新。
update() 函数的第 3 个 bool 类型的参数就表示比更新是否为 upsert。

> db.people.update({"name" : "sherry"}, {"$set" : {"age" : 20}}, true)

有时需要在创建文档的同时创建字段并为它赋值，但是在之后所有的更新操作中，这个字段都不再改变，此时可以使用 $setOnInsert。比如集合 people 当前有两条文档信息，现在插入一条新的文档：

> db.people.find().pretty()
{
    "_id" : ObjectId("5a4f20eff85ff534e67a4126"),
    "name" : "dereck",
    "age" : 30,
    "score" : 90,
    "email" : "[email protected]",
    "addresses" : [
        "Road B",
        "Road C",
        "Road D",
        "Road E",
        "Road F",
        "Road G"
    ]
}
{
    "_id" : ObjectId("5a4f4af4f60a0bbebb3e3eb2"),
    "name" : "sherry",
    "age" : 28
}
> // 以下语句将插入一条文档，并且设置字段 birthday 的值
> db.people.update({ "name" : "duoduo"}, { "$setOnInsert" : { "birthday" : "2015-05-03"}}, true)
> 
> db.people.find().pretty()
{
    "_id" : ObjectId("5a4f20eff85ff534e67a4126"),
    "name" : "dereck",
    "age" : 30,
    "score" : 90,
    "email" : "[email protected]",
    "addresses" : [
        "RoadB",
        "Road C",
        "Road D",
        "Road E",
        "Road F",
        "RoadG"
    ]
}
{
    "_id" : ObjectId("5a4f4af4f60a0bbebb3e3eb2"),
    "name" : "sherry",
    "age" : 28
}
{
    "_id" : ObjectId("5a52d117f60a0bbebb826c34"),
    "name" : "duoduo",
    "birthday" : "2015-05-03"
}

如果 update 方法执行的是 update 操作而不是 insert 操作，那么 $setOnInsert 操作符将无效，即在执行上述语句之前，如果集合中已经存在一条 name 为 duoduo 的文档的话，上述 update 语句将不会有任何更新操作

更新多个文档
默认情况下，更新只能对符合匹配条件的第一个文档执行操作，即使有多个文档符合条件，只有第一个文档会被更新，其他文档不会发生变化。要更新所有匹配的文档，需要将 update 的第 4 个参数设置为 true 。
```
db.collectionName.update(query, obj, upsert, multi)
```
update 的 4 个参数分别表示：
- query - 需要更新的匹配条件
- obj - 更新后的新的对象
- upsert - 布尔类型，如果找不到匹配对象，是否新插入一条文档，默认是 false
- multi - 布尔类型，是否更新所有符合匹配条件的对象，默认是 false

7. 索引

不使用索引的查询称为全表扫描，对于大集合来说，全表扫描的效率非常低。使用了索引的查询几乎可以瞬间完成。然而，使用索引是有代价的：对于添加的每一个索引，每次写操作（插入、更新、删除）都将耗费更多的时间。

创建索引
假设集合 users 有 1000000 条文档，文档结构如下：
```
> db.users.findOne()
{
    "_id" : ObjectId("5a5479c075b6e8450f1ee673"),
    "i" : 1,
    "name" : "user1",
    "age" : 22,
    "created" : ISODate("2018-01-09T08:13:52.193Z")
}
```
在字段 name 上创建一个索引：
```
> db.users.ensureIndex( { "name" : 1 } )
```
索引的值是按一定顺序排列的，因此，在使用索引键对文档进行排序时非常快。然而，只有在首先使用索引键进行排序时，索引才有用。例如，在下面的排序里， "name" 上的索引没什么作用：
```
> db.users.find().sort({ "age" : 1, "name" : 1})
```
这里先根据 "age" 排序再根据 "name" 排序，所以"name"上的索引没起作用。
复合索引
复合索引是一个建立在多个字段上的索引。如果查询中有多个排序方向或者查询条件中有多个键，这个索引会非常有用。比如，根据上述排序创建复合索引：
```
> db.users.ensureIndex( { "age" : 1, "name" : 1 } )
```
使用覆盖索引
当一个索引包含了用户请求的所有字段，就称这个索引覆盖了本次查询。应该优先使用覆盖索引，为了确保查询只使用索引就可以完成，应该使用投射（{"_id" : 0}）来指定不要返回 "_id" 字段（除非它了索引的一部分）。
隐式索引
如果有一个有 N 个键的索引，那么同时可以“免费”得到所有这 N 个键的前缀组成的索引。比如，有一个如下索引：
```
{ "a" : 1, "b" : 1, "c" : 1,  ..., "z" : 1 }
```
那么可以使用如下一系列索引：
```
{ "a" : 1 }
{ "a" : 1, "b" : 1 }
{ "a" : 1, "b" : 1, "c" : 1}
...
```
这些键的任意子集所组成的索引并不一定可用。比如，使用 {"b" : 1} 或者 {"a" : 1, "c" : 1} 作为索引的查询是不会被优化的。

索引嵌套文档
比如对如下文档中的 "city" 字段创建索引：

{
    "name" : "dereck",
    "address" : [
        "zone" : "pudong",
        "city" : "shanghai",
        "country" : "China"
    ]
}

> db.users.ensureIndex( { "address.city" : 1 } )

唯一索引
唯一索引可以确保集合里的每一个文档的指定键都有唯一值。在创建索引的同时，指定 {"unique" : true}。比如，下面语句确保了集合 users 中的 "username" 是唯一的：
```
> db.users.ensureIndex( { "username" : 1, "unique" : true } )
```
如果一个文档没有对应的键，索引会将其作为 null 存储。所以，如果对某个键建立了唯一索引，插入多个缺少改索引键的文档时会失败。
索引的大小是有限制的（8 KB），超出限制的条目不会被包含在索引里，也不会受到索引的约束。也就是说，使用索引查询的时候，返回的结果可能会漏掉一些文档；同样的，可以插入多个对应键超过 8 KB 长的文档，因为此时索引限制失效。
在已有的集合上创建唯一索引时可能会失败，因为集合中已经存在重复值了。此时可以在创建索引时同时指定 "dropDups" 选项来去除重复。这个一个粗暴的方式，当遇到重复的值时，它会保留第一个，之后的重复文档都会被删除，无法认为控制。所以，慎用。
```
> db.users.ensureIndex( { "username" : 1, "unique" : true,  "dropDups" : true } )
```
稀疏索引
唯一索引会把 null 看做值，所以无法将多个缺少唯一索引中的键的文档插入到集合中，如果希望唯一索引只对包含相应键的文档生效，这时可以将 unique 和 sparse 选项组合在一起来创建稀疏索引。
```
> db.users.ensureIndex( {"username":1,"unique":true, "sparse" : true })
```
TTL 索引
“time-to-live index”，具有生命周期的索引。这种索引为每一个文档设置一个超时时间，当文档到达预设值的老化程度之后就会被删除。
在 ensureIndex 中指定 expireAfterSeconds 选项就可以创建一个 TTL 索引：
```
> // 超时时间为 1 小时
> db.users.ensureIndex({"lastUpdated" : 1}, {"expireAfterSeconds" : 60*60})
```
MongoDB 每分钟对 TTL 索引进行一次清理。可以使用 "collMod" 命令修改 "expireAfterSeconds" 的值：
```
> db.runCommand({"collMod" : "users",  "index" : {"name" : "lastUpdated_1", "expireAfterSeconds" : 60*60*2}})
```
一个给定的集合上可以有多个 TTL 索引，但 TTL 索引不能是复合索引。

索引管理
查看给定集合上的所有索引信息：

> db.users.getIndexes()

标识索引，创建索引的同时指定索引名称：

> db.users.ensureIndex({ "a" : 1, "b" : 1, "c" : 1}, {"name" : "somename"})

删除索引：

> db.users.dropIndex( "x_1_y_1" )

何时不应该用索引

提取较小的子数据集时，索引非常高效。结果集在原集合中所占的比例越大，索引的速度就越慢，因为使用索引需要进行两次查找：一次是查找索引条目，一次是根据索引指针去查找相应的文档。而全表扫描只需要进行一次查找：查找文档。

索引通常适用的情况	全表扫描通常适用的情况
集合较大	集合较小
文档较大	文档较小
选择性查询	非选择性查询

可以使用 { "$natural" : 1 } 强制 MongoDB 做全表扫描，返回的结果是按照磁盘上的顺序排列的：

> db.users.find({"name" : "dereck"}).hint({ "$natural" : 1 })