MongoDB：无需$lookup匹配嵌套文档数组与对应值的方法

我的文档结构如下：

{
    ...
    problems:
        [ { ... id: 1, ...}, { ... id: 7, ...}, { ... id: 122, ...} ],
    solutions:
        [ { ... assignedProblems: [1, 7] ... }, { ... assignedProblems: [122] ...} ],
    ... 
}

需要将solutions中的assignedProblems数组，与同文档内problems数组的id进行匹配关联。

当前使用的聚合操作虽然能正常运行，但即使添加索引后性能依然极差：

{
    $unwind: {
        path: "$solutions"
    },
    $lookup: {
        from: "problems",
        localField: "solutions.assignedProblems",
        foreignField: "id",
        as: "problems"
    }
}

曾尝试用$match替代$lookup，但$setEquals和$eq仅在两边数组元素数量完全一致时生效：

$match: {
    $expr: {
        $setEquals: ["$solutions.assignedProblems", "$problems.id"]
    }
 }

请问有没有其他方法可以实现这种id数组与内部文档数组的匹配，避免低效的$lookup？

可以利用MongoDB的数组操作符在单文档内完成匹配，无需跨集合的$lookup，具体步骤如下：

1. 先用$unwind拆分solutions数组，逐个处理每个solution项
2. 使用$filter从当前文档的problems数组中，筛选出id存在于assignedProblems中的元素

完整聚合示例：

[
    { $unwind: "$solutions" },
    {
        $addFields: {
            "solutions.matchedProblems": {
                $filter: {
                    input: "$problems",
                    cond: { $in: ["$$this.id", "$solutions.assignedProblems"] }
                }
            }
        }
    },
    // 可选步骤：如果需要将solutions重新组合为数组，添加以下$group操作
    {
        $group: {
            _id: "$_id",
            problems: { $first: "$problems" },
            solutions: { $push: "$solutions" },
            // 保留其他需要的字段，根据字段类型选择$first或对应操作符
            otherField: { $first: "$otherField" }
        }
    }
]

关键说明 #

• $filter完全在单文档内处理数据，不会产生跨集合查询的开销，性能远优于$lookup
• 如果不需要保留solutions的数组结构，可以跳过最后的$group步骤
• 无需额外创建索引，仅依赖单文档内的数组遍历匹配

内容的提问来源于stack exchange，提问作者abit