本系列教程目錄：

MongoDB入門實戰教程（1）

MongoDB入門實戰教程（2）

MongoDB入門實戰教程（3）

MongoDB入門實戰教程（4）

MongoDB入門實戰教程（5）

MongoDB入門實戰教程（6）

前面我們學習了聚合查詢，本篇我們來看看在模型設計中如何應用引用模式來提高查詢效率。

1內嵌模式

在進行MongoDB的模型設計中，基於JSON文件模型，我們很容易就可以設計出一個內嵌模式的文件模型出來。

可以不誇張地說，80%~90%的場景下，我們優先都會使用內嵌物件 或 內嵌陣列 的方式來設計文件模型的所謂的1-1、1-N、N-N的關係。

例如下面這個Contacts的文件模型，它描述了一個聯絡人的關係建模：

Contacts

{
  name: "Edison Zhou",
  company: "CSCEC YZW",
  title: ".NET Engineer",
  portraits: {
    mimetype: xxx,
    data: xxxx
  },
  addresses: [
    { type: home, … },
    { type: work, … }
  ],
  groups: [
    {name: "YZW Football Assocation" },
    {name: "YZW .NET Assocation" }
  ]
}

可以看到，所謂的內嵌類 其實 類似於預先聚合（關聯）

但是，內嵌設計有一個大前提限制：即內嵌後文檔大小不能超過16MB。

此外，如果內嵌的陣列（通常是陣列）的長度太大，比如數萬或更多的時候，也是不適合採用內嵌模式的。

那麼，此時我們應該怎麼設計呢？

2 引用模式

萬級長度的內嵌陣列

這裡我們仍然適用上面提到的Contacts模型，假設其中的groups是一個內嵌陣列，這個groups的資料可能有百萬級的長度，且每個Contacts文件都需要冗餘這麼一份資料，而且groups資料還面臨著頻繁修改的需求。

Contacts

{
  name: "Edison Zhou",
  company: 
 
"CSCEC YZW",
  title: ".NET Engineer",
  ......
  // 假設下面groups有百萬級，且一個group的資訊改動會引發百萬級的DB操作
  groups: [
    {name: "YZW Football Assocation" },
    {name: "YZW .NET Assocation" }
  ]
}

適當使用引用模式解決

解決方案很簡單，就是針對groups使用單獨的collection來儲存，在Contancts模型中新增對group id的集合的引用。

Collection 1 - Contacts：

Contacts

{
  name: "Edison Zhou",
  company: "CSCEC YZW",
  title: ".NET Engineer",
  ......
  // 假設下面groups有百萬級，且一個group的資訊改動會引發百萬級的DB操作
  group_ids: [1,2,3,4,5...]
}

Collection 2 -Groups：

Groups

{
  groups_id,
  name
}

這樣的設計其實類似於關係型資料庫模型的設計，用Id來關聯，我們再熟悉不過了。

但是，在MQL中，我們就需要額外使用$lookup來實現類似SQL中的關聯查詢了，嚴格來說，應該算是LEFT OUTER JOIN查詢。

嗯，這又是一種聚合操作：

db.Contacts.aggregate([
{
  $lookup:
  {
    from: "groups",
    localField: "group_ids",
    foreignField: "group_id",
    as: "groups"
  }
}]);

這個查詢會得到如下圖所示的結果：

.NET中的Lookup操作：

上面講解了如何通過MQL進行操作，那麼，在.NET中如何實現$lookup的效果呢？

好在MongoDB Driver已經幫我們提供了這樣的一個LookUp，且看下面的程式碼示例：

假設我們的實體定義如下：

public class Contact
{
    [BsonId]
    [BsonRepresentation(BsonType.ObjectId)]
    public string Id { get; set; }

    public string Name { get; set; }

    public string Company { get; set; }

    public string Title { get; set; }

    public int[] GroupIds { get; set; }

    public IList<Group> Groups { get; set; }
}

public class Group
{
    [BsonId]
    [BsonRepresentation(BsonType.ObjectId)]
    public string Id { get; set; }

    public int GroupId { get; set; }

    public string Name { get; set; }
}

那麼，可以通過Driver實現以下操作：

public async Task<IList<Contact>> GetAsync()
{
    return await _contacts
        .Aggregate()
        .Lookup<Contact, Group, Contact>(
            _groups,
            local => local.GroupIds,
            from => from.GroupId,
            result => result.Groups)
        .ToListAsync();
}

完整示例github地址：https://github.com/EdisonChou/EDT.Mongo.Sample

執行結果如下所示：

什麼時候使用引用模式

綜上所述，當滿足以下條件之一時，你可以開始考慮引用模式設計文件模型：

（1）當內嵌後的文件太大，有可能超過16MB限制的時候；

（2）內嵌的文件 或 陣列元素 有可能會頻繁修改的時候；

（3）內嵌陣列元素 有可能會持續增長且沒有封頂的時候；

引用模式設計的限制

引用模式也並非銀彈，它存在以下一些限制：

（1）MongoDB對於使用引用的集合之間沒有所謂的外來鍵檢查；

（2）MongoDB使用聚合框架的$lookup來模仿關聯查詢；

（3）$lookup只支援LEFT OUTER JOIN，且關聯目標（from）不能是分片表；

db.Contacts.aggregate([
{
  $lookup:
  {
    from: "groups", // 這裡的from不能是分片表
    ......
  }
}]);

總結

本文簡單介紹了MongoDB的模型設計中的內嵌模式和引用模式，探討了引用模式的使用、何時使用 及 使用限制。

下一篇，我們會學習MongoDB的模式設計中的一些設計模式並套用這些設計模式簡化設計難度。

參考資料

唐建法，《MongoDB高手課》（極客時間）

郭遠威，《MongoDB實戰指南》（圖書）

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作者：周旭龍

出處：https://edisonchou.cnblogs.com

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