1、聚合查询

聚合查询主要使用聚合框架对集合中的文档进行变换与组合，以实现对文档的一连串处理。这些处理包含筛选（Filtering）、投射（projecting）、分组（grouping）、排序（sorting）、限制（limiting）和跳过（skipping）。
聚合操作通过管道操作符进行处理，每个操作符都会接受一连串的文档，对这些文档做一些类型转换，最后将转换后的文档作为结果传递给下一个操作符。不同的管道操作符可以按任意顺序组合在一起，而且可以被重复任意多次。

1.1、$match

$match用于对文档集合进行筛选，之后就可以在筛选的带的文档子集上做聚合。$match可以使用常规的查询操作符，如$gt/$lt/$in等，但不能在$match中使用地理位置空间操作符。
通常在使用中应尽可能将$match放在管道的前面位置。这样好处为：一是可以快速将不需要的文档过滤掉，以减少管道的工作量；二是如果在投射和分组之前执行$match，查询可以使用索引。

使用示例：

> db.city.aggregate({"$match":{"code":{$lt:2}}})
{ "_id" : ObjectId("5de52e826bba334fecac2f28"), "name" : "北京", "country" : "中国", "code" : 1, "captial" : true, "people" : 20009000, "district" : [ "朝阳1", "通州", "海淀", "大兴" ], "north" : true, "subId" : [ 1, 10, 20, 50, 100 ] }
>

1.2、$project

$project可以从文档中提取字段，可以重命名字段，还可以在这些字段上进行一些操作。$project最简单的操作是选择想要的字段，可以指定包含或不包含某个字段。同时，也可将投射过的字段进行重命名。$fieldName在聚合框架中的含义是引用某个字段的值。

1.2.1、管道表达式

最简单的$project表达式是包含和排除字段，以及字段名称。也可以使用表达式将多个字面量和变量组合在一个值中使用。文档的id默认是包含的。
使用示例：

> db.city.aggregate({"$project":{"name":1,"code":1}})
{ "_id" : ObjectId("5de52e826bba334fecac2f28"), "name" : "北京", "code" : 1 }
{ "_id" : ObjectId("5de5ac646bba334fecac2f30"), "name" : "广州", "code" : 3 }
{ "_id" : ObjectId("5de647f5b4cd9b14f46e0e30"), "name" : "上海", "code" : 2 }
>

1.2.2、数学表达式

数学表达式可用于操作数值。指定一组数值，就可以使用数学表达式进行操作了。
操作语法如下：

• "$add"：[ expr1 [ , expr2, … , exprN ] ]。这个操作符接受一个或多个表达式作为参数，将这些表达式相加。
• "$subtract"：[ expr1, expr2 ]。接受两个表达式作为参数，用第一个表达式减去第二个表达式作为结果。
• "$multiply"：[ expr1 [ , expr2, … , exprN ] ]。接受一个或多个表达式，并将它们相乘。
• "$divide"：[ expr1, expr2 ]。接受两个表达式，用第一个表达式除以第二个表达式的商作为结果。
• "$mod"：[ expr1, expr2 ]。接受两个表达式作为，将第一个表达式作为除以第二个表达式得到的余数作为结果。

使用示例：

> db.city.aggregate({"$project":{"code+2":{"$add":["$code",2]},"code*2*2*2":{"$multiply":["$code",2,2,2]},"code%3":{"$mod":["$code",3]}}})
{ "_id" : ObjectId("5de52e826bba334fecac2f28"), "code+2" : 3, "code*2*2*2" : 8, "code%3" : 1 }
{ "_id" : ObjectId("5de5ac646bba334fecac2f30"), "code+2" : 5, "code*2*2*2" : 24, "code%3" : 0 }
{ "_id" : ObjectId("5de647f5b4cd9b14f46e0e30"), "code+2" : 4, "code*2*2*2" : 16, "code%3" : 2 }
>

1.2.3、日期表达式

聚合框架中包含了一些用于提取日期信息的表达式："$year"、"$month"、"$dayOfMonth"、"$dayOfWeek"、"$dayOfYear"、"$hour"、"$minute"、"$second"。只能对日期类型的字段进行日期操作，不能对数值类型的字段做日期操作。

使用示例：

> db.city.aggregate({"$project":{"crete_year":{"$year":"$create_date"}, "create_week":{"$dayOfWeek":"$create_date"}}})
{ "_id" : ObjectId("5de52e826bba334fecac2f28"), "crete_year" : null, "create_week" : null }
{ "_id" : ObjectId("5de5ac646bba334fecac2f30"), "crete_year" : null, "create_week" : null }
{ "_id" : ObjectId("5de647f5b4cd9b14f46e0e30"), "crete_year" : 2019, "create_week" : 5 }
>

1.2.4、字符串表达式

字符串操作如下：

• "$substr"：[ expr, startOffset, numToReturn ]。这个操作会截取字符串的字串，startOffset为字节偏移量，- - - numToReturn为字节数，expr为输入字符串。
• "$concat"：[ expr1, [ , expr2, … , exprN ] ]。将给定的字符串连接在一起返回结果；
• "$toLower"：expr。返回expr字符串的小写形式；
• "$toUpper"：expr。返回expr字符串的大写形式；

使用示例：

> db.city.aggregate({"$project":{"country_city":{"$concat":["$country","-","$name"]}}})
{ "_id" : ObjectId("5de52e826bba334fecac2f28"), "country_city" : "中国-北京" }
{ "_id" : ObjectId("5de5ac646bba334fecac2f30"), "country_city" : "中国-广州" }
{ "_id" : ObjectId("5de647f5b4cd9b14f46e0e30"), "country_city" : "中国-上海" }
>

1.2.5、逻辑表达式

比较表达式：

• "$cmp"：[ expr1, expr2 ]。比较expr1和expr2。若相等，返回0；若expr1<expr2，返回负数；若expr1>expr2则返回正数。
• "$strcasecmp"：[ string1, string2]。比较string1和string2，区分大小写。只对罗马字符组成的字符串有效。
• "$eq"、"$ne"、"$gt"、"$gte"、"$lt"、"$lte"：[ expr1, expr2 ]。对expr1和expr2执行相应的比较操作，返回比较的结果（true或false）。

布尔表达式：

• "$and"：[ expr1, [ , expr2, … , exprN ] ]。如果所有表达式的值都是true，那就返回true，否则返回false；
• "$or"：[ expr1, [ , expr2, … , exprN ] ]。只要有任意表达式为true，则返回true，否则返回false。
• "$not"：expr。对expr取反。

控制语句：

• "$cond"：[ booleanExpr, trueExpr, falseExpr]。如果booleanExpr的值时true，那就返回trueExpr，否则返回falseExpr。
• "$ifNull"：[ expr, replacementExpr]。如果expr是null，返回replacementExpr，否则返回expr。

使用示例：

> db.city.aggregate({"$project":{"hugeCity":{"$eq":["$name","北京"]}}})
{ "_id" : ObjectId("5de52e826bba334fecac2f28"), "hugeCity" : true }
{ "_id" : ObjectId("5de5ac646bba334fecac2f30"), "hugeCity" : false }
{ "_id" : ObjectId("5de647f5b4cd9b14f46e0e30"), "hugeCity" : false }
>

1.3、$group

$group操作可以将文档依据特定字段的不同值进行分组。

1.3.1、分组操作符