面试题：MongoDB查询条件操作符在性能优化中的应用

Question

在一个拥有大量文档的集合中，文档包含多个字段，如时间戳（timestamp）、用户ID（userId）、产品ID（productId）等。已知大部分查询是针对最近一周内（根据时间戳判断），特定用户ID，并且特定产品ID的文档。请结合MongoDB查询条件操作符，阐述如何优化查询性能，包括但不限于索引创建和查询语句的编写，同时说明原因。

Answer 1

索引创建

在 MongoDB 中，为了优化这类查询的性能，需要创建复合索引。

1. 创建索引语句

   db.collection_name.createIndex({timestamp: 1, userId: 1, productId: 1});
   

   这里将 timestamp 放在首位，是因为大部分查询首先基于时间范围（最近一周内）进行筛选。1 表示升序索引，如果是 -1 则表示降序索引。将 userId 和 productId 依次放在后面，这样复合索引能够覆盖查询中的多个条件。

2. 原因

   • 时间戳优先：因为查询主要基于时间范围，将 timestamp 作为索引的第一字段，能快速缩小查询范围。例如，如果查询最近一周内的数据，MongoDB 可以通过这个索引快速定位到符合时间范围的文档。
   • 复合索引覆盖多个条件：添加 userId 和 productId 到索引中，能确保索引覆盖查询中的所有关键条件。这样在查询特定用户 ID 和特定产品 ID 的文档时，MongoDB 可以直接利用索引进行查找，而不需要进行全表扫描，大大提高查询效率。

查询语句编写

1. 示例查询语句

   const oneWeekAgo = new Date();
   oneWeekAgo.setDate(oneWeekAgo.getDate() - 7);
   db.collection_name.find({
       timestamp: {$gte: oneWeekAgo},
       userId: "specific_user_id",
       productId: "specific_product_id"
   });
   

2. 原因
   • 时间范围查询：$gte 操作符用于指定时间戳大于或等于一周前的时间，确保只筛选出最近一周内的文档。
   • 特定条件匹配：通过直接指定 userId 和 productId 的精确值，结合索引，MongoDB 可以高效地定位到满足所有条件的文档。如果查询语句的条件顺序和索引顺序一致，能更好地利用索引进行查询优化，进一步提升查询性能。