MongoDB聚合：$sort与$limit间有中间阶段时，能否仅保留指定数量文档？

当$limit紧跟$sort时，聚合查询如下：

db.col.aggregate([
  { $match: { } },
  { $sort: { } },
  { $limit: 10 }
])

MongoDB会做针对性优化：$sort阶段最多仅保留排序后的前10个文档，无需担心内存占用过高，这是确定的优化逻辑。

但如果$sort与$limit之间存在可能过滤文档的阶段（比如$set、$match），查询如下：

db.col.aggregate([
  { $match: { } },
  { $sort: { } },

  { $set: { } },
  { $match: { } },

  { $limit: 10 }
])

针对这个场景的两个问题，答案如下：

1. 此时$sort阶段不能仅保留不超过10个文档
   因为中间的$set、$match等阶段可能会过滤掉部分已排序的文档。如果$sort只保留10个，经过中间阶段处理后，剩下的文档数量可能不足10个，无法满足最终$limit 10的需求。MongoDB无法提前预判中间阶段会过滤掉多少文档，所以必须先对前置$match筛选出的所有文档完成完整排序，再把全部排序结果传递给后续阶段处理。

2. 无法让$sort阶段知晓最终需要10个文档而仅保留对应数量
   中间阶段的过滤结果是动态且不确定的，MongoDB的查询优化器没有反向传递最终$limit需求的机制，无法让$sort提前调整保留的文档数量。要确保最终能拿到10个符合要求的文档，$sort必须先完成全量排序，再经过中间阶段的处理，最后由$limit截取前10个符合条件的文档。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bear Bile Farming is Torture