为何MongoDB中$elemMatch与$and查询返回结果不同？

我正在研究Mongo University的示例sales数据库，数据结构示例如下：

{
  _id: ObjectId("5bd761dcae323e45a93ccfe8"),
  saleDate: ISODate("2015-03-23T21:06:49.506Z"),
  items: [
    {
      name: 'printer paper',
      tags: [ 'office', 'stationary' ],
      price: Decimal128("40.01"),
      quantity: 2
    },
    {
      name: 'notepad',
      tags: [ 'office', 'writing', 'school' ],
      price: Decimal128("35.29"),
      quantity: 2
    },
    {
      name: 'pens',
      tags: [ 'writing', 'office', 'school', 'stationary' ],
      price: Decimal128("56.12"),
      quantity: 5
    },
    {
      name: 'backpack',
      tags: [ 'school', 'travel', 'kids' ],
      price: Decimal128("77.71"),
      quantity: 2
    },
    {
      name: 'notepad',
      tags: [ 'office', 'writing', 'school' ],
      price: Decimal128("18.47"),
      quantity: 2
    },
    {
      name: 'envelopes',
      tags: [ 'stationary', 'office', 'general' ],
      price: Decimal128("19.95"),
      quantity: 8
    },
    {
      name: 'envelopes',
      tags: [ 'stationary', 'office', 'general' ],
      price: Decimal128("8.08"),
      quantity: 3
    },
    {
      name: 'binder',
      tags: [ 'school', 'general', 'organization' ],
      price: Decimal128("14.16"),
      quantity: 3
    }
  ],
  storeLocation: 'Denver',
  customer: { gender: 'M', age: 42, email: 'cauho@witwuta.sv', satisfaction: 4 },
  couponUsed: true,
  purchaseMethod: 'Online'
}

我需要统计包含价格低于600美元的laptop的销售文档数量，使用以下查询：

db.sales.countDocuments({$and:[{"items.name":"laptop"}, {"items.price":{$lt:600}}]})

返回结果为2233条文档；而Mongo University推荐的查询：

db.sales.countDocuments({ items: { $elemMatch: { name: "laptop", price: { $lt: 600 } } } } )

返回结果为397条。我猜测$and会匹配数组中不同子文档分别满足条件的情况，比如文档中存在高价laptop和低价其他商品时也会被统计，想了解为何我的查询结果不正确？

解答 #

你的猜测完全正确，两个查询的核心差异在于是否要求数组中的同一个子文档同时满足所有条件：

• 你用的$and查询逻辑是：只要文档的items数组里有任意一个子文档name是laptop，并且有任意一个子文档price低于600（这两个子文档可以是不同的），就会被统计。比如某份销售记录里既有一台800美元的laptop，又有一个50美元的打印机，这个文档会被你的查询命中，但它其实并不包含低价laptop——这就是结果数量远偏高的原因。

• $elemMatch是专门针对数组子文档的匹配操作符，它要求数组中至少存在一个子文档同时满足所有指定条件：必须有一个子文档的name是laptop，且这个子文档的price同时低于600，才会被统计，这正好符合你原本的需求。

补充说明：MongoDB对数组字段的多条件查询，默认逻辑是跨子文档匹配——每个条件可以对应数组里不同的元素，这是数组查询的默认行为，也是你这次结果不符合预期的关键。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者SJaka