前言
MongoDB 推荐使用「内嵌文档（Embedded）」，所以带来一个问题，如何查询嵌入文档内的数据？
假如我们有一个 storage 的 Collection，包含一条数据：
// `storage` Collection
{
"_id": "alpha",
"name": "Storage Alpha",
"items": [
{
"category": "food",
"name": "apple"
},
{
"category": "food",
"name": "banana"
},
{
"category": "tool",
"name": "hammer"
},
{
"category": "furniture",
"name": "couch"
}
]
}
如何查出 items.category 为 food 的数据？
熟悉 MongoDB 查询语句的同学可能立刻想到了以下查询语句：
db.storage.find({
'items.category': {
$eq: 'food'
}
})
但是这样只能查出这一条 storage 数据，并不能过滤 items 字段中不符合条件数据，实时上就是返回了整个 document。
解决方案
$ 映射操作符（Projection Operator）
第一个解决方案是使用 $ 映射操作符。
这是 官方文档 的介绍：
$操作符会限制array类型数据的返回结果，使其仅返回第一个满足条件的元素。
那么我们使用 $ 进行查询：
db.storage.find(
{
'items.category': {
$eq: 'food'
}
},
{
'items.$': 1
}
)
就会得到这样的结果：
{
"_id" : "alpha",
"items" : [
{
"category" : "food",
"name" : "apple"
}
]
}
可以看到，不符合条件的 items 确实没有返回了（_id 字段是默认会返回的），但因为 $ 映射操作符只会返回数组中第一个符合条件的元素，另一条同样符合条件的元素无法被获取到。
$ 映射操作符还有一些其他限制条件。
$elemMatch 映射操作符（Projection Operator）
另一种方式是使用 $elemMatch 操作符（官方文档）。
同样是「映射操作符」，$elemMatch 和 $ 的区别在于，$ 使用的是数据查询条件作为来映射（或者说过滤）array 中的数据，而 $elemMatch 需要指定单独的条件（可以指定多个条件）。
查询示例如下：
db.storage.find(
// 对 `items` 的过滤条件不需要写在查询条件中
{
'_id': "alpha"
},
{
'items': {
'$elemMatch': {
'category': 'food'
}
}
}
)
查询结果：
{
"_id" : "alpha",
"items" : [
{
"category" : "food",
"name" : "apple"
}
]
}
但和 $ 一样，$elemMatch 也只能返回数组中的第一条元素。
聚合（Aggregation）
MongoDB >= 3.2
$filter
「聚合」这里我们就简单理解为对数据的批处理（分组、转换、统计等）。它的功能实际上太强大了，详细介绍还是推荐看官方文档，用它来做数组过滤其实有一些杀鸡用牛刀的感觉。
查询语句看起来有一些复杂：
db.storage.aggregate(
{
$project: {
"items": {
$filter: {
input: "$items",
as: "item",
cond: {
$eq: [ '$$item.category', 'food' ]
}
}
}
}
}
)
查询结果：
{
"_id" : "alpha",
"items" : [
{
"category" : "food",
"name" : "apple"
},
{
"category" : "food",
"name" : "banana"
}
]
}
终于我们得到了想要的结果！
$unwind
同样使用「聚合」，还可以使用 $unwind 操作符。
如果文档中包含 array 类型字段、并且其中包含多个元素，使用 $unwind 操作符会根据元素数量输出多个文档，每个文档的 array 字段中仅包含 array 中的单个元素。
我们来试试看：
db.storage.aggregate(
{
$match : {
'items.category': 'food'
}
},
{
$unwind : '$items'
},
{
$match : {
'items.category': 'food'
}
}
)
查询结果：
{
"_id" : "alpha",
"name" : "Storage Alpha",
"items" : {
"category" : "food",
"name" : "apple"
}
}
{
"_id" : "alpha",
"name" : "Storage Alpha",
"items" : {
"category" : "food",
"name" : "banana"
}
}
$unwind 操作符返回了多条文档数据，并且改变了 items 字段的类型。
不过查询语句相对前一个例子来说要简洁和易于理解，在某些场景下可能更好用。
应用层过滤处理
如题，如果数组内容不多，取出整个文档后在应用层进行处理也不失为一个方法，可以说是分布式计算了……
结语
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总结一下目前的结论（当前 MongoDB 版本为 3.6）：
- 如果只需要获取 array 字段中的第一个满足条件的元素、并且一次查询中仅操作一个 array 类型的字段，使用
$或者$elemMatch映射操作符都可以满足需求； - 其他情况，优先考虑使用「聚合」；
- 没有强迫症也可以在应用层做过滤处理。
这个结论让我也颇感意外，因为「内嵌式」建模方式是 MongoDB 官方宣传的亮点之一（官方文档，当年的宣传文档我暂时没找到）。如果你有更好的方案请在评论中指出。
