如何使用MongoDB嵌套lookup聚合关联workouts与exercises集合匹配练习名称

方案1：兼容所有MongoDB 3.2+版本 #

思路是先展开嵌套数组，关联后再重组恢复原有结构，兼容性最强：

db.workouts.aggregate([
  // 展开内层workouts嵌套数组，将每个元素转为单独文档
  { $unwind: "$workouts" },
  // 关联exercises集合，匹配workouts数组元素的_id和exercise的_id
  {
    $lookup: {
      from: "exercises",
      localField: "workouts._id",
      foreignField: "_id",
      as: "matched_exercise"
    }
  },
  // 展开关联结果数组（_id唯一，只会有1条匹配结果）
  { $unwind: "$matched_exercise" },
  // 给workout元素补充练习名称，也可直接替换原有_id字段
  {
    $addFields: {
      // 新增exercise_name字段保留名称
      "workouts.exercise_name": "$matched_exercise.name",
      // 如需直接替换_id为名称，可打开下面一行注释
      // "workouts._id": "$matched_exercise.name"
    }
  },
  // 按原文档_id分组，恢复原有结构和所有字段
  {
    $group: {
      _id: "$_id",
      id_user: { $first: "$id_user" },
      date: { $first: "$date" },
      name: { $first: "$name" },
      __v: { $first: "$__v" },
      workouts: { $push: "$workouts" }
    }
  }
])

方案2：高性能优化版（MongoDB 5.0+支持） #

无需拆分和重组数组，直接通过数组操作处理，性能更高，适合数据量较大的场景：

db.workouts.aggregate([
  // 一次性关联所有匹配的exercise记录
  {
    $lookup: {
      from: "exercises",
      localField: "workouts._id",
      foreignField: "_id",
      as: "exercises_list"
    }
  },
  // 遍历workouts数组，给每个元素匹配补充练习名称
  {
    $addFields: {
      workouts: {
        $map: {
          input: "$workouts",
          as: "workout_item",
          in: {
            $mergeObjects: [
              "$$workout_item",
              {
                exercise_name: {
                  $getField: {
                    field: "name",
                    input: {
                      $first: {
                        $filter: {
                          input: "$exercises_list",
                          cond: { $eq: ["$$this._id", "$$workout_item._id"] }
                        }
                      }
                    }
                  }
                }
              }
            ]
          }
        }
      }
    }
  },
  // 移除临时关联的练习列表字段
  { $project: { exercises_list: 0 } }
])

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Albert Dąbal