MongoDB聚合：如何将lookup结果存入嵌套数组？

我需要把文档中schedules数组里每个schedule的participants（ID数组）替换为从customers集合查询到的用户对象，最终得到如下格式的结果：

{
  "name": "EXAMPLE",
  "schedules": [
    {
      "schedule_id": "id1",
      "participants": [
        { "_id": "participant_id1", "name": "name1" },
        { "_id": "participant_id2", "name": "name2" }
      ]
    },
    {
      "schedule_id": "id2",
      "participants": [
        { "_id": "participant_id1", "name": "name1" },
        { "_id": "participant_id2", "name": "name2" }
      ]
    },
    {
      "schedule_id": "id3",
      "participants": [
        { "_id": "participant_id1", "name": "name1" }
      ]
    }
  ]
}

原有的聚合管道存在逻辑问题：分组时用$first只能拿到单个schedule和参与者，无法将同一schedule下的多个参与者重新聚合回数组，达不到预期效果。以下是修正后的两种实现方案：

方案一：MongoDB 3.6+ 版本（推荐） #

利用3.6+版本支持的数组字段直接关联特性，无需多次展开数组，简化流程：

[
  // 展开schedules数组，单独处理每个schedule条目
  {
    $unwind: {
      path: "$schedules",
      preserveNullAndEmptyArrays: true
    }
  },
  // 直接用schedule的participants数组关联customers集合，返回匹配的用户对象数组
  {
    $lookup: {
      from: "customers",
      localField: "schedules.participants",
      foreignField: "_id",
      as: "schedules.participant_details"
    }
  },
  // 过滤掉参与者对象中不需要的字段（如address、birthday）
  {
    $project: {
      name: 1,
      "schedules.schedule_id": 1,
      "schedules.participant_details._id": 1,
      "schedules.participant_details.name": 1
    }
  },
  // 把临时字段重命名为participants，覆盖原ID数组，并删除临时字段
  {
    $addFields: {
      "schedules.participants": "$schedules.participant_details",
      "schedules.participant_details": "$$REMOVE"
    }
  },
  // 重新分组，将单个schedule条目聚合回数组，恢复原文档结构
  {
    $group: {
      _id: "$_id",
      name: { $first: "$name" },
      schedules: { $push: "$schedules" }
    }
  }
]

步骤说明 #

1. 展开schedules数组：将嵌套的schedules拆分为单个文档，方便单独处理每个schedule的参与者关联。
2. 关联customers集合：直接用当前schedule的participants（ID数组）匹配customers的_id，返回的用户对象存入临时字段，省去提前展开participants的步骤。
3. 过滤冗余字段：只保留需要的字段，移除不必要的参与者属性。
4. 重命名字段：替换掉原有的ID数组，恢复schedule的预期结构。
5. 重新聚合文档：按原文档ID分组，用$push将处理后的schedule条目重新组合成数组。

方案二：兼容MongoDB 3.6以下版本 #

如果你的MongoDB版本不支持数组字段关联，需要通过两次分组来聚合参与者数组：

[
  { $unwind: { path: "$schedules", preserveNullAndEmptyArrays: true } },
  // 展开每个schedule的participants数组，单个条目对应一个参与者ID
  { $unwind: { path: "$schedules.participants", preserveNullAndEmptyArrays: true } },
  // 关联单个参与者对象
  {
    $lookup: {
      from: "customers",
      localField: "schedules.participants",
      foreignField: "_id",
      as: "participant"
    }
  },
  { $unwind: { path: "$participant", preserveNullAndEmptyArrays: true } },
  // 过滤冗余字段
  {
    $project: {
      name: 1,
      "schedules.schedule_id": 1,
      "participant._id": 1,
      "participant.name": 1
    }
  },
  // 第一次分组：按文档ID+schedule_id聚合，把同一schedule的参与者组合成数组
  {
    $group: {
      _id: { _id: "$_id", schedule_id: "$schedules.schedule_id" },
      name: { $first: "$name" },
      participants: { $push: "$participant" }
    }
  },
  // 第二次分组：按文档ID聚合，把schedule条目组合成数组
  {
    $group: {
      _id: "$_id._id",
      name: { $first: "$name" },
      schedules: {
        $push: {
          schedule_id: "$_id.schedule_id",
          participants: "$participants"
        }
      }
    }
  }
]

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