【MongoDB】多键索引的边界处理（一）

本文将探讨MongoDB在查询时候，对于多键索引边界(Multikey Index Bounds)如何处理。比如db.survey.find( { ratings : { $elemMatch: { $gte: 3, $lte: 6 } } } )，查询范围是多少呢？

本章内容：

• 多键索引的相交边界
• 多键索引的复合边界

索引扫描的范围定义了在查询期间要检索的部分索引。当作一个索引有多个谓词（predicates）作用于它时，MongoDB将尝试通过相交或复合来组合这些谓词的边界，以产生具有较小扫描范围。

看看sql server关于谓词（predicates）的解释：

什么是谓词呢？谓词是取值为 TRUE、FALSE 或 UNKNOWN 的表达式。 谓词用于WHERE子句和HAVING子句的搜索条件中，还用于FROM子句的联接条件以及需要布尔值的其他构造中。官方的解释为：A predicate is an expression that evaluates to True or False 。在WHERE条里面的常见的谓词形式有：       

    1： LIKE模糊查询。

    2： BETWEEN范围查询

    3： IS NULL、IS NOT NULL判断

    4： IN - OR

    5： EXIST

    6： 等值查询

    ..............................

一、多键索引的相交边界

边界相交是指多个边界的逻辑与（即AND）操作。例如，给定两个边界[[3，Infinity]]和[[-Infinity，6]]，边界的交点将得出[[3，6]]。

注释

infinity   无限; 无穷。表示无穷的符号是（∞），为了便于理解，后文用符号∞来代替infinity。

给定一个数组字段的索引，请考虑一个查询，该查询在数组上指定多个谓词并且可以使用多键索引。如果$elemMatch加入谓词，MongoDB让多键索引边界相交。

例如，一个叫survey的集合包含带有字段item和数组字段ratings的文档：

{ _id: 1, item: "ABC", ratings: [ 2, 9 ] }

{ _id: 2, item: "XYZ", ratings: [ 4, 3 ] }

在ratings数组上创建一个多键索引：

db.survey.createIndex( { ratings: 1 } )

以下查询使用$ elemMatch要求数组中至少包含一个元素要同时匹配两个条件：

db.survey.find( { ratings : { $elemMatch: { $gte: 3, $lte: 6 } } } )

将谓词分开：

• 谓词 大于或等于3（即$gte：3）的边界为[[3，∞]]；
• 谓词 小于或等于6（即$lte：6）的边界是[[- ∞，6]]。

由于查询语句使用$elemMatch连接这些谓词，因此MongoDB可以将边界逻辑与运算：

ratings: [ [ 3, 6 ] ]

如果查询未使用$ elemMatch联接数组字段上的条件，则MongoDB无法将多键索引界限进行与运算。考虑以下查询：

db.survey.find( { ratings : { $gte: 3, $lte: 6 } } )

该查询在ratings数组中搜索至少一个大于或等于3的元素以及至少一个小于或等于6的元素。由于单个元素不需要同时满足两个条件，因此MongoDB不会将界限与运算，并且使用其中一个 [ [ 3, ∞] ] 或[ [ -∞, 6 ] ]。 MongoDB不保证选择这两个界限中的哪一个。

二、多键索引的复合边界

见下篇文章。