问题背景与挑战
在处理时间序列数据时，一个常见的需求是获取集合中“最新n年”的数据。然而，这里的“最新”往往不是指相对于当前系统年份，而是相对于集合中实际存在的最新记录的年份。例如，如果集合中最晚的记录是2021年，而我们想获取最近2年的数据，那么理想的范围应该是2019年至2021年，而不是2021年至2023年。传统的$match操作通常需要硬编码日期范围，这使得查询难以适应数据更新，需要频繁手动修改。
例如，以下硬编码的查询方式：
{
$match: {
fechaOrden: {
$gte: ISODate("2018-01-01"),
$lt: ISODate("2020-02-01"),
},
},
}这种方式缺乏灵活性，无法动态适应集合数据的变化。我们需要一种无需硬编码日期，能够根据集合中实际数据的最新时间点自动调整查询范围的解决方案。
解决方案：利用聚合管道动态查询
MongoDB的聚合管道提供了一系列强大的操作符，可以帮助我们解决这一挑战。核心思路是首先确定集合中所有记录的最新日期，然后以此日期为基准，向前推算N年，最后筛选出符合条件的记录。这里我们将利用$setWindowFields、$sort、$limit等操作符协同工作。
假设我们的集合中有一个名为dt的日期字段。
聚合管道详解
以下是实现动态查询最新N年数据的完整聚合管道：
db.collection.aggregate([
// 阶段1: 使用 $setWindowFields 为每个文档计算其“最近N年记录”
{
$setWindowFields: {
sortBy: { dt: 1 }, // 按照日期字段升序排序，为窗口函数提供上下文
output: {
recentRecords: { // 新增字段，存储当前文档日期前N年的记录
$push: "$$ROOT", // 将匹配的文档完整推入数组
window: {
range: [ -2, 0 ], // 窗口范围：当前文档日期前2年到当前文档日期
unit: "year" // 窗口单位：年
}
}
}
}
},
// 阶段2: 找到集合中日期最新的文档
{
"$sort": { dt: -1 } // 按照日期字段降序排序
},
{
$limit: 1 // 限制结果为1，即获取日期最新的那个文档
},
// 阶段3: 展开最新文档中的 'recentRecords' 数组
{
"$unwind": "$recentRecords" // 将 'recentRecords' 数组中的每个元素展开为独立的文档
},
// 阶段4: 替换根文档，返回原始的记录结构
{
"$replaceRoot": { "newRoot": "$recentRecords" } // 将展开的 'recentRecords' 文档作为新的根文档返回
}
])关键步骤解析：
-
$setWindowFields：
- 这个阶段是解决方案的核心。它允许我们在一个“窗口”内对文档进行操作。
- sortBy: { dt: 1 }：指定窗口操作的排序依据，确保日期字段是有序的。
- output: { recentRecords: { $push: "$$ROOT", window: { range: [-2, 0], unit: "year" } } }：
- 为每个文档计算一个名为 recentRecords 的新字段。
- window: { range: [-2, 0], unit: "year" } 定义了窗口的范围。[-2, 0] 表示从当前文档的日期向前推2年到当前文档的日期（包含当前文档）。unit: "year" 指定了单位是年。
- $push: "$$ROOT"：将窗口内符合条件的原始文档完整地推入 recentRecords 数组。
- 重要说明：经过此阶段，每个文档都会有一个 recentRecords 数组，其中包含以该文档的dt为基准，前2年内的所有文档。
-
$sort 和 $limit：
- "$sort": { dt: -1 }：将整个集合（现在每个文档都带有一个 recentRecords 数组）按照 dt 字段降序排列。这样，日期最新的文档会排在最前面。
- $limit: 1：只保留排序后的第一个文档，即整个集合中日期最晚的那个文档。这个文档的 recentRecords 数组将包含以集合中最新日期为基准，向前2年内的所有记录。
-
$unwind 和 $replaceRoot：
- "$unwind": "$recentRecords"：由于我们现在只有一个文档（集合中最新的文档），其 recentRecords 字段是一个数组。$unwind 操作将这个数组中的每个元素“解包”成一个独立的文档。这样，我们就可以得到所有在集合最新日期前2年内的原始文档。
- "$replaceRoot": { "newRoot": "$recentRecords" }：将展开后的 recentRecords 文档提升为新的根文档，从而返回我们所需的原始记录格式，而不是带有额外字段的中间结果。
示例与注意事项
假设我们的集合 collection 包含以下数据：
[
{ "_id": 1, "dt": ISODate("2017-06-15"), "value": "A" },
{ "_id": 2, "dt": ISODate("2018-01-01"), "value": "B" },
{ "_id": 3, "dt": ISODate("2019-03-20"), "value": "C" },
{ "_id": 4, "dt": ISODate("2020-09-10"), "value": "D" },
{ "_id": 5, "dt": ISODate("2021-05-05"), "value": "E" },
{ "_id": 6, "dt": ISODate("2021-11-25"), "value": "F" }
]按照上述管道执行，集合中最新日期是 2021-11-25。如果N=2，那么查询结果将包含 dt 介于 2019-11-25 和 2021-11-25 之间的所有记录。具体来说，_id 为 4, 5, 6 的文档将会被返回。
注意事项：
- 日期字段索引：为了优化查询性能，务必在作为日期字段的 dt（或实际的日期字段名）上创建索引。db.collection.createIndex({ dt: 1 })。
- N的灵活性：只需修改 $setWindowFields 阶段的 range 参数，例如 [-3, 0] 即可获取最新3年的数据。
- 性能考量：对于非常大的集合，$setWindowFields 会消耗较多资源，因为它需要为每个文档计算窗口。然而，结合后续的 $sort 和 $limit，它能够有效地将数据量缩减到我们需要的范围。在某些极端情况下，如果集合非常庞大且只需要少量最新数据，也可以考虑先用一个简单的 $sort 和 $limit 获取最新文档的日期，然后用第二个查询进行 $match。但上述单管道方案在大多数情况下更为简洁高效。
- 字段名统一：请将示例中的 dt 替换为你的集合中实际的日期字段名。
总结
通过利用MongoDB聚合管道中的$setWindowFields、$sort、$limit、$unwind和$replaceRoot等操作符，我们成功构建了一个动态、灵活的查询方案，能够自动获取集合中最新N年的数据，而无需硬编码日期。这种方法极大地提高了查询的可维护性和适应性，是处理动态时间范围查询的专业实践。
