如何查询无固定键名的对象数组中的expiryDate字段？

我正在处理如下结构的JSON数据：

[
  {
    "_id": { "$oid": "65143f76653355483f68981d" },
    "date": "2023-09-27",
    "certificates": [
      { "cnv2234": { "expiryDate": "2024-08-17" } },
      { "crs14359": { "expiryDate": "2023-09-14" } },
      { "crs14359": { "expiryDate": "2030-03-06" } },
      { "crs14359": { "expiryDate": "2040-02-25" } }
    ]
  }
]

尝试了以下几种查询语句，均未返回任何数据：

query = { "certificates.expiryDate": { "$lte": "2023-09-14" } }
query = { "certificates": { "$elemMatch": { "expiryDate": { "$lte": "2023-09-14" } } } }
query = { "certificates": { "$elemMatch": { "expiryDate": { "$lte": "2023-09-14" } } } }

虽然可以获取全部数据后逐个遍历处理，但大数据集下不实用，需要修正查询以高效过滤无固定键名的对象数组中的expiryDate字段。

问题原因 #

之前的查询失效，是因为certificates数组中的每个元素都是带动态键名的嵌套对象（比如{ "cnv2234": { expiryDate: ... } }），expiryDate并非直接在数组元素的顶层，常规的点语法或$elemMatch无法直接定位到该字段。

正确查询语句 #

使用$expr结合聚合表达式处理动态键，以下分两种MongoDB版本情况：

MongoDB 5.0+（支持$some）

query = {
  $expr: {
    $some: {
      input: "$certificates",
      in: {
        $lte: [
          { $getField: "expiryDate", input: { $arrayElemAt: [{ $objectToArray: "$$this" }, 0] } },
          "2023-09-14"
        ]
      }
    }
  }
}

MongoDB 4.4及以下（用$anyElementTrue替代$some）

query = {
  $expr: {
    $anyElementTrue: {
      $map: {
        input: "$certificates",
        as: "cert",
        in: {
          $lte: [
            { $getField: "expiryDate", input: { $arrayElemAt: [{ $objectToArray: "$$cert" }, 0] } },
            "2023-09-14"
          ]
        }
      }
    }
  }
}

表达式逻辑说明 #

1. $objectToArray：将每个动态键的证书对象（如{ "cnv2234": { expiryDate: ... } }）转换为键值对数组[{ k: "cnv2234", v: { expiryDate: ... } }]
2. $arrayElemAt：提取键值对数组的第一个元素（因为每个证书对象仅含一个键）
3. $getField：从提取出的v对象中获取expiryDate字段值
4. $some/$anyElementTrue：检查certificates数组中是否存在至少一个元素满足expiryDate <= "2023-09-14"的条件

性能优化 #

如果数据量较大，可创建表达式索引加速查询（MongoDB 4.2+支持）：

db.collection.createIndex({
  $expr: {
    $map: {
      input: "$certificates",
      as: "cert",
      in: { $getField: "expiryDate", input: { $arrayElemAt: [{ $objectToArray: "$$cert" }, 0] } }
    }
  }
})

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Unknownzdx