如何在MongoDB中获取users数组指定元素的索引（替代服务器端处理）

我有如下MongoDB Schema：

const universitiesSchema = new Schema({
  name: {
    type: String,
    required: [true, 'Required']
  }, 
  users: {
    type:[Schema.Types.ObjectId], 
  }
});

需要根据特定user_id获取其在users数组中的索引。当前实现是将整个文档拉取到Web服务器后，用indexOf计算索引：

const unis = await Universities.findOne({ _id: university_id });  
const userIndex = unis.users.indexOf(new mongoose.Types.ObjectId(user_id));

但users数组未来会非常庞大，希望直接由MongoDB完成索引计算，避免在服务器端处理大量数据。

方法1：使用$indexOfArray（MongoDB 4.4+ 推荐） #

MongoDB 4.4及以上版本支持$indexOfArray操作符，可直接在数据库端返回元素在数组中的索引（元素不存在时返回-1）。对应的Mongoose代码如下：

const result = await Universities.aggregate([
  { $match: { _id: new mongoose.Types.ObjectId(university_id) } },
  { $project: {
      userIndex: {
        $indexOfArray: ['$users', new mongoose.Types.ObjectId(user_id)]
      }
    }
  }
]);

const userIndex = result.length ? result[0].userIndex : -1;

该方法只需返回计算后的索引值，无需传输整个庞大的users数组，性能更优。

方法2：兼容旧版本MongoDB（4.4以下） #

若使用低于4.4的MongoDB版本，可通过$unwind配合$group模拟索引计算：

const result = await Universities.aggregate([
  // 先过滤包含目标user_id的文档，减少后续计算量
  { $match: { 
      _id: new mongoose.Types.ObjectId(university_id),
      users: new mongoose.Types.ObjectId(user_id)
    } 
  },
  // 展开数组并保留元素索引
  { $unwind: { path: '$users', includeArrayIndex: 'userIndex' } },
  // 匹配目标user_id对应的元素
  { $match: { users: new mongoose.Types.ObjectId(user_id) } },
  // 聚合取出索引值
  { $group: { _id: '$_id', userIndex: { $first: '$userIndex' } } }
]);

const userIndex = result.length ? result[0].userIndex : -1;

这种方法会先过滤掉不包含目标user_id的文档，再展开数组计算索引，相比拉取整个数组到服务器仍更高效。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者spongebob89