MongoDB如何将$lookup返回数组的元素投影为文档普通属性

$lookup 关联返回的as字段默认是数组类型，直接通过点语法取嵌套字段时，会返回所有元素对应字段组成的数组，想要拿到单个非数组值可通过以下方案实现：

方案1：使用$first取数组首元素属性（MongoDB 4.4+ 支持） #

如果确认每个departments文档仅关联1条employees数据，直接在$project阶段用$first操作符取数组首个元素的对应字段即可，是性能最优的方案：

db.departments.aggregate([{
    $lookup: {
        from: 'employees',
        localField: 'dep_id',
        foreignField: 'department',
        as: 'emps'
    }
}, {
    $project: {
        _id: 0,
        emp_id: 1,
        salary: 1,
        emp_name: { $first: '$emps.name' },
        username: { $first: '$emps.username' }
    }
}])

方案2：$unwind拆分数组后投影（全版本兼容） #

如果使用的MongoDB版本低于4.4不支持$first在$project中直接使用，或者存在一对多关联需要把每条关联数据拆分为独立文档，可在$lookup后新增$unwind阶段：

db.departments.aggregate([{
    $lookup: {
        from: 'employees',
        localField: 'dep_id',
        foreignField: 'department',
        as: 'emps'
    }
}, {
    // 拆分数组，preserveNullAndEmptyArrays 配置可保留关联结果为空的文档
    $unwind: {
        path: '$emps',
        preserveNullAndEmptyArrays: true
    }
}, {
    $project: {
        _id: 0,
        emp_id: 1,
        salary: 1,
        emp_name: '$emps.name',
        username: '$emps.username'
    }
}])

可选优化：批量提取关联文档所有字段 #

如果需要把emps的所有字段都合并到根文档，无需逐个声明字段，可使用$mergeObjects + $replaceRoot实现：

db.departments.aggregate([{
    $lookup: {
        from: 'employees',
        localField: 'dep_id',
        foreignField: 'department',
        as: 'emps'
    }
}, {
    $unwind: {
        path: '$emps',
        preserveNullAndEmptyArrays: true
    }
}, {
    $replaceRoot: {
        newRoot: {
            $mergeObjects: [ '$$ROOT', '$emps' ]
        }
    }
}, {
    // 移除不需要的字段
    $project: {
        _id: 0,
        emps: 0,
        department: 0 // 可按需移除employees表中不需要的字段
    }
}])

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Rishi