面试题：MongoDB中not操作符结合复杂条件的查询应用

Question

有一个orders集合，文档结构如下：{ "order_id": 123, "customer": "Alice", "items": [ { "product": "Apple", "quantity": 5, "price": 2.5 }, { "product": "Banana", "quantity": 3, "price": 1.8 } ], "total_amount": 17.9 }。要求使用not操作符查询出没有购买过Apple且总金额大于15的订单文档，同时阐述在这种复杂条件下not操作符对查询性能可能产生的影响及优化思路。

Answer 1

查询语句

在MongoDB中，查询语句如下：

db.orders.find({
    $and: [
        { "items.product": { $not: { $eq: "Apple" } } },
        { "total_amount": { $gt: 15 } }
    ]
});

not操作符对查询性能的影响

1. 索引使用受限：not操作符通常不能有效地利用索引。因为索引是基于特定值的查找优化的，而not操作需要遍历更多的数据来排除不符合条件的文档，导致全表扫描的可能性增加，性能显著下降。
2. 逻辑判断复杂：数据库需要对每个文档进行复杂的逻辑判断，不仅要判断字段值是否不等于指定值，还要结合其他条件判断，增加了计算资源的消耗。

优化思路

1. 复合索引：创建复合索引，例如db.orders.createIndex({ "items.product": 1, "total_amount": 1 })。这样可以让数据库在遍历索引时，更快地筛选出符合条件的文档，减少全表扫描的概率。
2. 反查优化：将not条件转化为正向条件。例如，如果可能，找到所有购买了除Apple以外产品的条件，而不是直接使用not排除Apple。
3. 分阶段查询：先使用正向条件查询出一部分结果，再在内存中过滤掉不符合not条件的文档，减少数据库的压力。