mangoDB面试题及详细答案 117道（051-070）-优快云博客

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《前后端面试题》专栏集合了前后端各个知识模块的面试题，包括html，javascript，css，vue，react，java，Openlayers，leaflet，cesium，mapboxGL，threejs，nodejs，mangoDB，MySQL，Linux… 。

前后端面试题-专栏总目录

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一、本文面试题目录

51. 如何实现MongoDB中的分页查询？

MongoDB中通过skip()和limit()方法组合实现分页查询。skip(n)用于跳过前n条文档，limit(m)用于限制返回结果数量为m条。

示例：查询users集合中第2页的数据（每页10条）

// 第1页：skip(0) + limit(10)
db.users.find().skip(0).limit(10)
// 第2页：skip(10) + limit(10)
db.users.find().skip(10).limit(10)

原理：skip()会先扫描并跳过指定数量的文档，limit()则截取后续指定数量的文档。但需注意，当skip()的参数值过大时（如超过10000），会导致性能下降，此时建议使用基于_id的范围查询优化分页（如db.users.find({_id: {$gt: lastId}}).limit(10)）。

52. 如何实现文档的部分更新？

使用updateOne()或updateMany()方法，结合更新操作符（如$set、$inc等）实现部分字段更新，避免覆盖整个文档。

示例：更新users集合中name为"Alice"的文档，将age增加1，同时修改email字段

db.users.updateOne(
  { name: "Alice" }, // 查询条件
  { 
    $set: { email: "alice_new@example.com" }, // 设置字段值
    $inc: { age: 1 } // 自增字段值
  }
)

原理：$set用于指定字段的新值，$inc用于对数字字段进行增减，仅修改指定字段，其他字段保持不变，减少数据传输和存储开销。

53. 如何实现文档的原子操作？

MongoDB的更新操作默认是原子性的，可通过$set、$push、$pull等操作符实现单文档的原子修改，确保多线程并发操作时的数据一致性。

示例：向users集合中某用户的hobbies数组原子添加一个元素

db.users.updateOne(
  { _id: ObjectId("60d21b4667d0d8992e610c85") },
  { $push: { hobbies: "hiking" } } // 原子性添加数组元素
)

原理：单文档操作在MongoDB中是原子的，即使多个请求同时修改同一文档，也会按顺序执行，避免中间状态暴露。对于多文档原子操作，需使用事务（4.0+版本支持）。

54. 如何查询数组中的元素？

使用$elemMatch操作符查询数组中满足多个条件的元素，或直接通过数组字段匹配单个条件。

示例1：查询users集合中hobbies数组包含"reading"的文档

db.users.find({ hobbies: "reading" })

示例2：查询scores数组中存在数学成绩大于80且英语成绩大于70的文档（scores为包含subject和score的对象数组）

db.students.find({
  scores: {
    $elemMatch: { 
      subject: "math", 
      score: { $gt: 80 } 
    },
    $elemMatch: { 
      subject: "english", 
      score: { $gt: 70 } 
    }
  }
})

原理：直接匹配数组元素适用于单条件查询，$elemMatch适用于数组中对象的多条件联合查询，确保多个条件同时作用于同一个数组元素。

55. 如何删除数组中的元素？

使用$pull操作符从数组中移除满足条件的元素，$pop操作符移除数组首尾元素。

示例1：从users集合中某用户的hobbies数组中移除"gaming"

db.users.updateOne(
  { name: "Bob" },
  { $pull: { hobbies: "gaming" } } // 移除数组中值为"gaming"的元素
)

示例2：移除comments数组的最后一个元素

db.posts.updateOne(
  { _id: ObjectId("60d21b4667d0d8992e610c86") },
  { $pop: { comments: 1 } } // 1表示移除最后一个元素，-1移除第一个
)

原理：$pull根据条件匹配并删除数组元素，$pop按位置删除，操作具有原子性，确保数组状态一致性。

56. 如何实现多条件查询？

使用逻辑操作符（$and、$or、$not等）组合多个查询条件。

示例：查询users集合中age大于25且city为"Beijing"，或email包含"@company.com"的文档

db.users.find({
  $or: [
    { $and: [{ age: { $gt: 25 } }, { city: "Beijing" }] },
    { email: /@company\.com/ } // 正则匹配邮箱
  ]
})

原理：$and要求所有条件同时满足，$or只要任一条件满足即可，逻辑操作符可嵌套使用，灵活组合复杂查询条件。

57. 如何使用正则表达式进行模糊查询？

在查询条件中直接使用JavaScript正则表达式，或$regex操作符实现模糊匹配。

示例1：查询users集合中name以"J"开头的文档

db.users.find({ name: /^J/ }) // 正则表达式直接作为条件

示例2：查询description字段包含"mongodb"（不区分大小写）的文档

db.articles.find({
  description: { $regex: "mongodb", $options: "i" } // $options: "i"表示不区分大小写
})

原理：正则表达式匹配基于字符串内容，^匹配开头，$匹配结尾，$options可指定匹配模式（如大小写不敏感、多行匹配等）。注意：对大集合使用非锚定正则（如/mongodb/）可能无法使用索引，影响性能。

58. 如何查询指定日期范围内的文档？

使用$gte（大于等于）和$lte（小于等于）操作符，结合Date对象查询日期字段在指定范围内的文档。

示例：查询orders集合中2023年1月1日至2023年1月31日创建的订单

db.orders.find({
  createTime: {
    $gte: new Date("2023-01-01"),
    $lte: new Date("2023-01-31T23:59:59")
  }
})

原理：MongoDB中的日期以UTC时间存储，Date对象会被转换为相应的时间戳进行比较，确保日期范围查询的准确性。

59. 如何实现聚合查询中的分组统计？

使用聚合框架的$group操作符，按指定字段分组，并结合$sum、$avg等累加器计算统计数据。

示例：统计orders集合中每个用户的订单总数和总金额

db.orders.aggregate([
  {
    $group: {
      _id: "$userId", // 按userId分组
      orderCount: { $sum: 1 }, // 统计每组文档数量（订单总数）
      totalAmount: { $sum: "$amount" } // 累加每组的amount字段（总金额）
    }
  }
])

原理：$group将文档按_id指定的字段分组，累加器（$sum、$avg、$max等）对每组数据进行计算，生成统计结果。$sum: 1表示每组包含的文档数量，$sum: "$amount"表示累加每组中amount字段的值。

60. 如何在聚合查询中过滤数据？

使用$match操作符在聚合管道的开头过滤文档，减少后续处理的数据量，提高效率。

示例：先过滤出status为"completed"的订单，再按userId分组统计总金额

db.orders.aggregate([
  { $match: { status: "completed" } }, // 过滤条件：只处理已完成的订单
  {
    $group: {
      _id: "$userId",
      totalAmount: { $sum: "$amount" }
    }
  }
])

原理：$match类似于find()的查询条件，应尽可能放在聚合管道的早期，利用索引过滤数据，减少后续阶段需要处理的文档数量，提升聚合性能。

61. 如何实现两个集合的关联查询（类似SQL的JOIN）？

使用聚合框架的$lookup操作符实现集合间的左外连接（Left Outer Join），关联两个集合的数据。

示例：关联orders集合和users集合，通过userId获取订单对应的用户信息

db.orders.aggregate([
  {
    $lookup: {
      from: "users", // 要关联的集合名
      localField: "userId", // 当前集合（orders）中的关联字段
      foreignField: "_id", // 目标集合（users）中的关联字段
      as: "userInfo" // 关联结果存储的数组字段名
    }
  },
  { $unwind: "$userInfo" } // 将数组拆分为单个文档（若确定一对一关系）
])

原理：$lookup会对orders中的每个文档，从users集合中匹配_id等于orders.userId的文档，将匹配结果放入userInfo数组。$unwind用于将数组转换为单个对象（适用于一对一关联）。

62. 如何使用全文索引进行文本搜索？

先创建全文索引，再使用$text和$search操作符进行文本检索。

示例1：为articles集合的title和content字段创建全文索引

db.articles.createIndex({ title: "text", content: "text" })

示例2：查询包含"mongodb"或"database"的文档，并按相关性排序

db.articles.find(
  { $text: { $search: "mongodb database" } }, // 搜索关键词（空格分隔表示"或"）
  { score: { $meta: "textScore" } } // 包含相关性得分
).sort({ score: { $meta: "textScore" } }) // 按相关性降序排序

原理：全文索引会对指定字段的文本内容进行分词，支持多语言分词规则，$search中的关键词默认按"或"逻辑匹配，可通过""表示精确短语，-表示排除某个词。

63. 如何实现数据的导入和导出？

使用mongoimport和mongoexport命令行工具，导入/导出JSON或CSV格式的数据。

示例1：导出users集合的数据到JSON文件

mongoexport --uri "mongodb://localhost:27017/mydb" --collection users --out users.json

示例2：从CSV文件导入数据到products集合（CSV首行为字段名）

mongoimport --uri "mongodb://localhost:27017/mydb" --collection products --type csv --headerline --file products.csv

原理：mongoexport将集合数据序列化为JSON/CSV，mongoimport读取文件并解析为BSON文档插入集合，支持指定字段映射、分隔符等参数，适合数据迁移或备份。

64. 如何使用事务处理多文档操作？

在MongoDB 4.0+版本中，通过startSession()创建事务会话，使用withTransaction()方法执行多文档事务操作。

示例：转账场景，从A用户扣钱并向B用户加钱，确保操作原子性

const session = db.getMongo().startSession();
session.startTransaction();

try {
  // 扣减A用户余额
  db.users.updateOne(
    { _id: ObjectId("60d21b4667d0d8992e610c85") },
    { $inc: { balance: -100 } },
    { session }
  );

  // 增加B用户余额
  db.users.updateOne(
    { _id: ObjectId("60d21b4667d0d8992e610c86") },
    { $inc: { balance: 100 } },
    { session }
  );

  // 提交事务
  await session.commitTransaction();
} catch (error) {
  // 发生错误时回滚事务
  session.abortTransaction();
  throw error;
} finally {
  session.endSession();
}

原理：事务确保多个文档操作要么全部成功（commitTransaction），要么全部失败（abortTransaction），避免部分操作成功导致的数据不一致。事务需在副本集环境中使用，4.2+版本支持跨分片事务。

65. 如何监控集合的大小和索引大小？

使用db.collection.stats()方法获取集合的详细统计信息，包括数据大小、索引大小、文档数量等。

示例：查看users集合的统计信息

db.users.stats()

返回结果中的关键字段：

size：集合数据总大小（字节），不包括索引。
totalIndexSize：所有索引的总大小（字节）。
count：文档总数。
avgObjSize：平均文档大小。

原理：stats()方法通过扫描集合元数据计算统计信息，帮助评估存储占用、索引效率，为容量规划提供依据。

66. 如何删除集合中的重复文档？

通过聚合查询找出重复文档，再结合deleteMany()删除重复项，保留一条记录。

示例：删除users集合中email重复的文档，只保留_id最小的一条

// 步骤1：找出重复的email及其对应的文档ID
const duplicates = db.users.aggregate([
  { $group: { 
    _id: "$email", // 按email分组
    ids: { $push: "$_id" }, // 收集每组的所有_id
    count: { $sum: 1 } // 统计重复次数
  }},
  { $match: { count: { $gt: 1 } } } // 筛选出重复次数>1的组
]);

// 步骤2：删除每组中除第一个ID外的其他文档
duplicates.forEach(doc => {
  doc.ids.shift(); // 移除第一个ID（保留的记录）
  db.users.deleteMany({ _id: { $in: doc.ids } }); // 删除剩余重复ID的文档
});

原理：通过$group聚合找出重复字段的文档ID列表，排除保留的ID后，批量删除其余重复文档，确保数据唯一性。

67. 如何设置集合的TTL索引自动删除过期数据？

创建TTL（Time-To-Live）索引，指定字段为日期类型，MongoDB会自动删除字段值超过指定时间的文档。

示例：为logs集合的createTime字段创建TTL索引，设置24小时后自动删除文档

db.logs.createIndex(
  { createTime: 1 }, // 日期字段
  { expireAfterSeconds: 86400 } // 过期时间（秒），86400秒=24小时
)

原理：TTL索引会定期检查文档的日期字段，当当前时间减去字段值大于expireAfterSeconds时，自动删除文档。适用于日志、临时会话等需要自动清理的数据。注意：字段必须是Date类型，且一个集合只能有一个TTL索引。

68. 如何使用地理空间索引查询附近的位置？

创建2dsphere索引，结合$near操作符查询指定坐标附近的地理空间数据。

示例1：为stores集合的location字段（存储经纬度）创建2dsphere索引

db.stores.createIndex({ location: "2dsphere" })

示例2：查询距离坐标（116.4, 39.9）10公里范围内的商店

db.stores.find({
  location: {
    $near: {
      $geometry: {
        type: "Point",
        coordinates: [116.4, 39.9] // 经度, 纬度
      },
      $maxDistance: 10000 // 最大距离（米），10000米=10公里
    }
  }
})

原理：2dsphere索引支持球面几何计算，$near按距离排序返回结果，$maxDistance限制最大距离，适用于LBS（基于位置的服务）场景，如附近商家查询。

69. 如何限制集合的最大文档数量？

创建固定大小集合（Capped Collection），指定最大文档数或最大存储空间

69. 如何限制集合的最大文档数量？（续）

（接上段）通过创建固定大小集合（Capped Collection），指定最大文档数或最大存储空间。

示例：创建一个名为log的固定大小集合，限制最多存储20000个文档，且最大存储空间为5MB（5242880字节）

db.createCollection( "log", { capped: true, size: 5242880, max: 20000 } )

原理：固定大小集合按插入顺序存储文档，类似循环缓冲区。达到最大文档数或存储空间后，新文档会覆盖最旧的文档，无需额外脚本删除。size参数指定集合的最大字节数，max指定最大文档数。若size先达到，即使max未满足，也会开始覆盖旧文档。注意：固定大小集合对写入操作序列化，并发写入性能低于非固定大小集合。

70. 如何在MongoDB中实现数据的版本控制？

在文档中添加版本号字段（如version），每次更新时递增版本号，利用乐观锁机制保证并发更新的正确性。

示例：更新products集合中_id为60d21b4667d0d8992e610c87的产品价格，同时递增版本号

// 先查询当前文档及版本号
const product = db.products.findOne({ _id: ObjectId("60d21b4667d0d8992e610c87") });
const currentVersion = product.version;

// 更新操作，条件为版本号未变
const updateResult = db.products.updateOne(
  { _id: ObjectId("60d21b4667d0d8992e610c87"), version: currentVersion },
  { 
    $set: { price: 99.99 },
    $inc: { version: 1 }
  }
);

if (updateResult.matchedCount === 0) {
  // 版本冲突，重新读取数据并更新
  // 这里省略重试逻辑，实际应用中可循环重试
}