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$lookup (estágio de agregação )

$lookup

Alterado na versão 5.1.

Performs a left outer join to a collection in the same database to filter in documents from the foreign collection for processing. The $lookup stage adds a new array field to each input document. The new array field contains the matching documents from the foreign collection. The $lookup stage passes these reshaped documents to the next stage.

A partir do MongoDB 5.1, é possível usar $lookup com coleções fragmentadas.

Para combinar elementos de duas coleções diferentes, use o estágio de pipeline $unionWith.

Importante

$lookup o desempenho, como em qualquer outro desempenho de query, depende do tipo de operação e se o campo estrangeiro está índice. Operações $lookup não indexadas ou de subquery correlacionada em coleções grandes podem reduzir o desempenho da query. Para reduzir a dependência de $lookup, considere um modelo de dados incorporado para armazenar dados relacionados em uma única coleção.

For details on $lookup performance by operation type, see Performance Considerations.

Você pode utilizar o $lookup para implantações hospedadas nos seguintes ambientes:

  • MongoDB Atlas: The fully managed service for MongoDB deployments in the cloud
  • MongoDB Enterprise: a versão autogerenciada e baseada em assinatura do MongoDB

  • MongoDB Community: uma versão com código disponível, de uso gratuito e autogerenciada do MongoDB

The $lookup stage syntax:

{
$lookup:
{
from: <collection to join>,
localField: <field from the input documents>,
foreignField: <field from the documents of the "from" collection>,
let: { <var_1>: <expression>, …, <var_n>: <expression> },
pipeline: [ <pipeline to run> ],
as: <output array field>
}
}

The $lookup accepts a document with these fields:

Campo
necessidade
Descrição

Obrigatório

Especifica a coleção estrangeira no mesmo banco de dados para ingressar na coleção local.

É possível, em alguns casos extremos, substituir from por pipeline com $documents como o primeiro estágio. Para obter um exemplo, consulte Utilizar um estágio $documents em um estágio $lookup.

A partir do MongoDB 5.1, a coleção from pode ser fragmentada.

Opcional se pipeline for especificado

Specifies the field from the documents input to the $lookup stage. $lookup performs an equality match on the localField to the foreignField from the documents of the from collection. If an input document does not contain the localField, the $lookup treats the field as having a value of null for matching purposes.

Opcional se pipeline for especificado

Especifica o foreignField dos documentos estrangeiros para realizar uma correspondência de igualdade com os documentos locais localField.

If a foreign document does not contain a foreignField value, the $lookup uses a null value for the match.

Opcional

Especifica variáveis para uso nos estágios do pipeline. Use as expressões variáveis para acessar os campos dos documentos da coleção local que são inseridos no pipeline.

To reference variables in pipeline stages, use the "$$<variable>" syntax.

The let variables can be accessed by the stages in the pipeline, including additional $lookup stages nested in the pipeline.

  • Um estágio $match exige o uso de um operador $expr para acessar as variáveis. O operador $expr permite o uso de expressões de agregação dentro da sintaxe $match.

    The $eq, $lt, $lte, $gt, and $gte comparison operators placed in an $expr operator can use an index on the from collection referenced in a $lookup stage. Limitations:

    • Os índices só podem ser usados para comparações entre campos e constantes, portanto, o operando let deve ser resolvido para uma constante.

      Por exemplo, uma comparação entre $a e um valor constante pode usar um índice, mas uma comparação entre $a e $b não pode.

    • Os índices não são usados para comparações onde o operando let resolve para um valor vazio ou ausente.

    • Índices multichave, parciais ou esparsos não são usados.

  • Other (non-$match) stages in the pipeline do not require an $expr operator to access the variables.

Opcional se localField e foreignField forem especificados

Especifica o pipeline a ser executado na coleção estrangeira. O pipeline retorna documentos da coleção estrangeira. Para retornar todos os documentos, especifique um campo pipeline: [] vazio.

The pipeline cannot include the $out or $merge stages. Starting in v6.0, the pipeline can contain the Atlas Search $search stage as the first stage inside the pipeline. To learn more, see Atlas Search Support.

The pipeline cannot access fields from input documents. Instead, define variables for the document fields using the let option and then reference the variables in the pipeline stages.

To reference variables in pipeline stages, use the "$$<variable>" syntax.

The let variables can be accessed by the stages in the pipeline, including additional $lookup stages nested in the pipeline.

  • Um estágio $match exige o uso de um operador $expr para acessar as variáveis. O operador $expr permite o uso de expressões de agregação dentro da sintaxe $match.

    The $eq, $lt, $lte, $gt, and $gte comparison operators placed in an $expr operator can use an index on the from collection referenced in a $lookup stage. Limitations:

    • Os índices só podem ser usados para comparações entre campos e constantes, portanto, o operando let deve ser resolvido para uma constante.

      Por exemplo, uma comparação entre $a e um valor constante pode usar um índice, mas uma comparação entre $a e $b não pode.

    • Os índices não são usados para comparações onde o operando let resolve para um valor vazio ou ausente.

    • Índices multichave, parciais ou esparsos não são usados.

  • Other (non-$match) stages in the pipeline do not require an $expr operator to access the variables.

Obrigatório

Especifica o nome do novo campo de array a ser adicionado aos documentos de entrada. O novo campo de array contém os documentos correspondentes da coleção from. Se o nome especificado já existir no documento de entrada, o campo existente será substituído.

To perform an equality match between a field from the input documents with a field from the documents of the foreign collection, the $lookup stage has this syntax:

{
$lookup:
{
from: <collection to join>,
localField: <field from the input documents>,
foreignField: <field from the documents of the "from" collection>,
pipeline: [ <pipeline to run> ],
as: <output array field>
}
}

Observação

Neste exemplo, pipeline é opcional e executado após o estágio de igualdade local e externa.

A operação corresponde a esta declaração pseudo-SQL:

SELECT *, (
SELECT ARRAY_AGG(*)
FROM <collection to join>
WHERE <foreignField> = <collection.localField>
) AS <output array field>
FROM collection;

Observação

As declarações SQL nesta página estão incluídas para comparação com a sintaxe do pipeline de agregação do MongoDB. As declarações SQL não são executáveis.

Para exemplos do MongoDB, consulte estas páginas:

MongoDB suporta:

  • Executando um pipeline em uma coleção estrangeira.

  • Várias condições de junções.

  • Subconsultas correlacionadas e não correlacionadas.

In MongoDB, an uncorrelated subquery means that every input document returns the same result. A correlated subquery is a pipeline in a $lookup stage that uses the local or input collection's fields to return results correlated to each incoming document.

Observação

Starting in MongoDB 5.0, for an uncorrelated subquery in a $lookup pipeline stage containing a $sample stage, the $sampleRate operator, or the $rand operator, the subquery is always run again if repeated. Previously, depending on the subquery output size, either the subquery output was cached or the subquery was run again.

As subconsultas correlacionadas do MongoDB são comparáveis às subconsultas correlacionadas do SQL, onde a consulta interna faz referência a valores de consulta externa. Uma subconsulta SQL não correlacionada não faz referência a valores de consulta externa.

O MongoDB 5.0 também suporta subqueries correlacionadas concisas.

To perform correlated and uncorrelated subqueries with two collections, and perform other join conditions besides a single equality match, use this $lookup syntax:

{
$lookup:
{
from: <foreign collection>,
let: { <var_1>: <expression>, …, <var_n>: <expression> },
pipeline: [ <pipeline to run on foreign collection> ],
as: <output array field>
}
}

A operação corresponde a esta declaração pseudo-SQL:

SELECT *, <output array field>
FROM collection
WHERE <output array field> IN (
SELECT <documents as determined from the pipeline>
FROM <collection to join>
WHERE <pipeline>
);

Veja os seguintes exemplos:

Novidade na versão 5.0.

A partir do MongoDB 5.0, você pode usar uma sintaxe concisa para uma subquery correlacionada. As subqueries correlacionadas fazem referência a campos de documentos de uma coleção estrangeira e da coleção "local" na qual o método aggregate() foi executado.

A nova sintaxe concisa a seguir remove o requisito de uma correspondência de igualdade nos campos estrangeiros e local dentro de um operador $expr:

{
$lookup:
{
from: <foreign collection>,
localField: <field from local collection's documents>,
foreignField: <field from foreign collection's documents>,
let: { <var_1>: <expression>, …, <var_n>: <expression> },
pipeline: [ <pipeline to run> ],
as: <output array field>
}
}

A operação corresponde a esta declaração pseudo-SQL:

SELECT *, <output array field>
FROM localCollection
WHERE <output array field> IN (
SELECT <documents as determined from the pipeline>
FROM <foreignCollection>
WHERE <foreignCollection.foreignField> = <localCollection.localField>
AND <pipeline match condition>
);

Veja este exemplo:

If performing an aggregation that involves multiple views, such as with $lookup or $graphLookup, the views must have the same collation.

You cannot include the $out or the $merge stage in the $lookup stage. That is, when specifying a pipeline for the foreign collection, you cannot include either stage in the pipeline field.

{
$lookup:
{
from: <collection to join>,
let: { <var_1>: <expression>, …, <var_n>: <expression> },
pipeline: [ <pipeline to execute on the foreign collection> ], // Cannot include $out or $merge
as: <output array field>
}
}

Starting in MongoDB 6.0, you can specify the Atlas Search $search or $searchMeta stage in the $lookup pipeline to search collections on the Atlas cluster. The $search or the $searchMeta stage must be the first stage inside the $lookup pipeline.

For example, when you Join Conditions and Subqueries on a Foreign Collection or run Correlated Subqueries Using Concise Syntax, you can specify $search or $searchMeta inside the pipeline as shown below:

To see an example of $lookup with $search, see the Atlas Search tutorial Run an Atlas Search $search Query Using $lookup.

Starting in MongoDB 5.1, you can specify sharded collections in the from parameter of $lookup stages.

Você não pode usar a etapa $lookup dentro de uma transação enquanto segmenta uma coleção fragmentada.

Observação

A partir da versão 7.0.17, o mecanismo de execução de queries baseado em slots não está mais ativado por padrão para versões de patch do 7.0. Se você deseja que suas queries usem o mecanismo de execução de queries baseado em slots, atualize para a versão 8.0, onde está habilitado por padrão.

Starting in version 6.0, MongoDB can use the slot-based execution query engine to execute $lookup stages if all preceding stages in the pipeline can also be executed by the slot-based execution engine and none of the following conditions are true:

  • A operação $lookup executa um pipeline em uma coleção estrangeira. Para ver um exemplo desse tipo de operação, consulte Condições de união e subqueries em uma coleção estrangeira.

  • Os localField ou foreignField de $lookup especificam componentes numéricos. Por exemplo: { localField: "restaurant.0.review" }.

  • O campo from de qualquer $lookup no pipeline especifica uma visualização ou coleção fragmentada.

Para mais informações, consulte Otimização do$lookup.

$lookup o desempenho depende do tipo de operação executada. Consulte a tabela a seguir para considerações de desempenho para diferentes operações do $lookup.

$lookup (operação)
Considerações de desempenho
  • $lookup As operações que executam correspondências de igualdade com uma única união executam melhor quando a coleção externa contém um índice no foreignField.

    IMPORTANTE: se não houver um índice de suporte no foreignField, a operação $lookup que executa uma correspondência de igualdade com uma única ligação provavelmente terá um desempenho ruim.

  • $lookup operações que contêm subqueries não correlacionadas têm um desempenho melhor se o pipeline interno conseguir referenciar um índice da coleção externa.

  • O MongoDB só precisa executar a subconsulta $lookup uma vez antes de armazenar a consulta em cache porque não há relacionamento entre a origem e as coleções externas. A subconsulta não é baseada em nenhum valor na coleção de origem. Este comportamento melhora o desempenho para execuções subsequentes da operação $lookup.

  • $lookup operações que contêm subqueries correlacionadas têm um desempenho melhor quando a coleção estrangeira contém um índice no foreignField.

  • Se o pipeline passar um grande número de documentos para a consulta $lookup, as estratégias a seguir poderão melhorar o desempenho:

    • Reduz o número de documentos que o MongoDB passa para a consulta do $lookup. Por exemplo, defina um filtro mais rigoroso durante o estágio $match.

    • Reconsidere o esquema dos dados para garantir que seja ideal para o caso de uso.

Para obter estratégias gerais de desempenho, consulte Estratégias de indexação e Otimização de consulta.

Os exemplos nesta página usam dados do conjunto de dados sample_mflix. Para obter detalhes sobre como carregar este conjunto de dados em sua implantação do MongoDB autogerenciado, consulte Carregar o conjunto de dados de amostra. Se você fez alguma modificação nos bancos de dados de amostra, talvez seja necessário descartar e recriar os bancos de dados para executar os exemplos nesta página.

A operação de agregação a seguir primeiro filtra a coleção movies para filmes com runtime maior que 1000 e, em seguida, une-se à coleção comments nos campos _id e movie_id:

db.movies.aggregate( [
{ $match: { runtime: { $gt: 1000 } } },
{
$lookup: {
from: "comments",
localField: "_id",
foreignField: "movie_id",
as: "movie_comments"
}
},
{
$project: {
_id: 0,
title: 1,
year: 1,
"movie_comments.name": 1,
"movie_comments.text": 1,
"movie_comments.date": 1
}
}
] )
[
{
title: 'Centennial',
year: 1978,
movie_comments: [
{
name: 'Ellaria Sand',
text: 'Excepturi nam nam eum possimus aspernatur autem. Quis nulla optio praesentium ut distinctio explicabo.',
date: ISODate('1995-08-18T03:01:50.000Z')
}
]
},
{ title: 'Baseball', year: 1994, movie_comments: [] }
]

A operação corresponde a esta declaração pseudo-SQL:

SELECT *, movie_comments
FROM movies
WHERE movie_comments IN (
SELECT *
FROM comments
WHERE movie_id = movies._id
);

Para obter mais informações, consulte Considerações sobre o desempenho da correspondência de igualdade.

Se localField for uma array, você poderá fazer a correspondência dos elementos de array com um escalar foreignField sem um estágio $unwind.

A seguinte operação de agregação une a coleção movies à coleção users, fazendo a correspondência do campo de array cast de movies com o campo escalar name de users:

db.movies.aggregate( [
{
$match: {
title: {
$in: [ "Roger & Me", "The Sum of Us",
"Centennial" ]
}
}
},
{
$lookup: {
from: "users",
localField: "cast",
foreignField: "name",
as: "cast_users"
}
},
{
$project: {
_id: 0,
title: 1,
year: 1,
cast: 1,
"cast_users.name": 1,
"cast_users.email": 1
}
},
{ $sort: { year: 1 } }
] )
[
{
cast: [
'Raymond Burr',
'Barbara Carrera',
'Richard Chamberlain',
'Robert Conrad'
],
title: 'Centennial',
year: 1978,
cast_users: []
},
{
cast: [
'Michael Moore',
'Roger B. Smith',
'Rhonda Britton',
'Fred Ross'
],
title: 'Roger & Me',
year: 1989,
cast_users: [ { name: 'Michael Moore', email: 'michael_moore@fakegmail.com' } ]
},
{
cast: [
'Jack Thompson',
'Russell Crowe',
'John Polson',
'Deborah Kennedy'
],
title: 'The Sum of Us',
year: 1994,
cast_users: [
{
name: 'Deborah Kennedy',
email: 'deborah_kennedy@fakegmail.com'
}
]
}
]

O operador $mergeObjects combina vários documentos em um único documento.

The following operation uses $lookup to join the movies collection with the comments collection, then uses $mergeObjects in $replaceRoot to merge the first comment document with the movie document:

db.movies.aggregate( [
{ $match: { runtime: { $gt: 1000 } } },
{
$lookup: {
from: "comments",
localField: "_id",
foreignField: "movie_id",
as: "movie_comments"
}
},
{
$replaceRoot: {
newRoot: {
$mergeObjects: [
{ $arrayElemAt: [ "$movie_comments", 0 ] },
"$$ROOT"
]
}
}
},
{
$project: {
_id: 0,
title: 1,
year: 1,
genres: 1,
name: 1,
email: 1,
text: 1,
date: 1
}
}
] )
[
{
name: 'Ellaria Sand',
email: 'indira_varma@gameofthron.es',
text: 'Excepturi nam nam eum possimus aspernatur autem. Quis nulla optio praesentium ut distinctio explicabo.',
date: ISODate('1995-08-18T03:01:50.000Z'),
genres: [ 'Action', 'Adventure', 'Drama' ],
title: 'Centennial',
year: 1978
},
{
genres: [ 'Documentary', 'History', 'Sport' ],
title: 'Baseball',
year: 1994
}
]

Os pipelines podem ser executados em uma coleção estrangeira e incluir diversas condições de junção. O operador $expr permite condições de junção mais complexas, incluindo conjunções e correspondências de não igualdade.

Uma condição de junção pode fazer referência a um campo na coleção local na qual o método aggregate() foi executado e fazer referência a um campo na coleção estrangeira. Isso permite uma subquery correlacionada entre as duas coleções.

O MongoDB 5.0 também aceita subqueries correlacionadas concisas.

O seguinte exemplo:

  • Une as coleções movies e comments usando os campos _id e movie_id.

  • Filtra os comentários para incluir apenas os postados após o ano de lançamento do filme.

db.movies.aggregate( [
{
$match: {
title: {
$in: [ "Class Action", "Kafka", "Corpse Bride" ]
}
}
},
{
$lookup: {
from: "comments",
localField: "_id",
foreignField: "movie_id",
let: { movie_year: "$year" },
pipeline: [
{
$match: {
$expr: {
$gt: [
{ $year: "$date" }, "$$movie_year"
]
}
}
},
{ $project: { _id: 0, name: 1, date: 1 } }
],
as: "post_release_comments"
}
},
{
$project: {
_id: 0,
title: 1,
year: 1,
post_release_comments: 1
}
}
] )
[
{
year: 1991,
title: 'Class Action',
post_release_comments: [
{ name: 'Khal Drogo', date: ISODate('2016-12-06T07:17:03.000Z') }
]
},
{
year: 1991,
title: 'Kafka',
post_release_comments: [
{ name: 'Khal Drogo', date: ISODate('1998-05-10T03:10:20.000Z') }
]
},
{ year: 2005, title: 'Corpse Bride', post_release_comments: [] }
]

A operação corresponde a esta declaração pseudo-SQL:

SELECT *, post_release_comments
FROM movies
WHERE post_release_comments IN (
SELECT name, date
FROM comments
WHERE movie_id = movies._id
AND YEAR(date) > movies.year
);

The $eq, $lt, $lte, $gt, and $gte comparison operators placed in an $expr operator can use an index on the from collection referenced in a $lookup stage. Limitations:

  • Os índices só podem ser usados para comparações entre campos e constantes, portanto, o operando let deve ser resolvido para uma constante.

    Por exemplo, uma comparação entre $a e um valor constante pode usar um índice, mas uma comparação entre $a e $b não pode.

  • Os índices não são usados para comparações onde o operando let resolve para um valor vazio ou ausente.

  • Índices multichave, parciais ou esparsos não são usados.

Por exemplo, se o índice { movie_id: 1 } existir na coleção comments:

  • A correspondência de igualdade no campo comments.movie_id utiliza o índice.

An aggregation pipeline $lookup stage can execute a pipeline on the foreign collection, which allows uncorrelated subqueries. An uncorrelated subquery does not reference the local document fields.

Observação

Starting in MongoDB 5.0, for an uncorrelated subquery in a $lookup pipeline stage containing a $sample stage, the $sampleRate operator, or the $rand operator, the subquery is always run again if repeated. Previously, depending on the subquery output size, either the subquery output was cached or the subquery was run again.

A operação a seguir une a coleção users a filmes que têm um tempo de execução maior que 1000 minutos da coleção movies:

db.users.aggregate( [
{
$match: {
email: { $in: [
"mark_addy@gameofthron.es",
"lena_headey@gameofthron.es"
] }
}
},
{
$lookup: {
from: "movies",
pipeline: [
{ $match: { runtime: { $gt: 1000 } } },
{ $project: { _id: 0, title: 1, year: 1 } }
],
as: "long_movies"
}
},
{
$project: {
_id: 0, name: 1, email: 1, long_movies: 1
}
}
] )
[
{
name: 'Robert Baratheon',
email: 'mark_addy@gameofthron.es',
long_movies: [
{ title: 'Centennial', year: 1978 },
{ title: 'Baseball', year: 1994 }
]
},
{
name: 'Cersei Lannister',
email: 'lena_headey@gameofthron.es',
long_movies: [
{ title: 'Centennial', year: 1978 },
{ title: 'Baseball', year: 1994 }
]
}
]

A operação corresponde a esta declaração pseudo-SQL:

SELECT *, long_movies
FROM users
WHERE long_movies IN (
SELECT title, year
FROM movies
WHERE runtime > 1000
);

For more information, see Uncorrelated Subquery Performance Considerations.

Novidade na versão 5.0.

Starting in MongoDB 5.0, an aggregation pipeline $lookup stage supports a concise correlated subquery syntax that improves joins between collections. The new concise syntax removes the requirement for an equality match on the foreign and local fields inside of an $expr operator in a $match stage.

O seguinte exemplo:

  • Joins the movies and comments collections by matching the localField _id with the foreignField movie_id. The match is performed before the pipeline is run.

  • Filtra os comentários para incluir apenas os postados após o ano de lançamento do filme, acessado usando $$movie_year e $date, respectivamente.

db.movies.aggregate( [
{
$match: {
title: { $in: [
"I Don't Kiss",
"Lucky Luke",
"Mississippi Masala"
] }
}
},
{
$lookup: {
from: "comments",
localField: "_id",
foreignField: "movie_id",
let: { movie_year: "$year" },
pipeline: [
{
$match: {
$expr: {
$gt: [
{ $year: "$date" }, "$$movie_year"
]
}
}
},
{ $project: { _id: 0, name: 1, date: 1 } }
],
as: "post_release_comments"
}
},
{
$project: {
_id: 0,
title: 1,
year: 1,
post_release_comments: 1
}
}
] )
[
{
title: "I Don't Kiss",
year: 1991,
post_release_comments: [
{
name: 'Brandon Hardy',
date: ISODate('2016-09-18T11:11:34.000Z')
}
]
},
{
title: 'Lucky Luke',
year: 1991,
post_release_comments: [
{
name: 'Kelsey Smith',
date: ISODate('2010-01-13T17:55:01.000Z')
}
]
},
{
title: 'Mississippi Masala',
year: 1991,
post_release_comments: [
{
name: 'Phillip Collins',
date: ISODate('2010-05-13T08:04:22.000Z')
}
]
}
]

Este exemplo usa a sintaxe detalhada mais antiga das versões do MongoDB anteriores à 5.0 e retorna os mesmos resultados do exemplo conciso anterior:

db.movies.aggregate( [
{
$match: {
title: { $in: [
"I Don't Kiss",
"Lucky Luke",
"Mississippi Masala"
] }
}
},
{
$lookup: {
from: "comments",
let: { movie_id: "$_id", movie_year: "$year" },
pipeline: [
{
$match: {
$expr: {
$and: [
{ $eq: [ "$movie_id", "$$movie_id" ] },
{ $gt: [
{ $year: "$date" }, "$$movie_year"
] }
]
}
}
},
{ $project: { _id: 0, name: 1, date: 1 } }
],
as: "post_release_comments"
}
},
{
$project: {
_id: 0,
title: 1,
year: 1,
post_release_comments: 1
}
}
] )
[
{
title: "I Don't Kiss",
year: 1991,
post_release_comments: [
{
name: 'Brandon Hardy',
date: ISODate('2016-09-18T11:11:34.000Z')
}
]
},
{
title: 'Lucky Luke',
year: 1991,
post_release_comments: [
{
name: 'Kelsey Smith',
date: ISODate('2010-01-13T17:55:01.000Z')
}
]
},
{
title: 'Mississippi Masala',
year: 1991,
post_release_comments: [
{
name: 'Phillip Collins',
date: ISODate('2010-05-13T08:04:22.000Z')
}
]
}
]

Os exemplos anteriores correspondem a esta declaração pseudo-SQL:

SELECT *, post_release_comments
FROM movies
WHERE post_release_comments IN (
SELECT *
FROM comments
WHERE comments.movie_id = movies._id
AND YEAR(comments.date) > movies.year
);

For more information, see Correlated Subquery Performance Considerations.