要真正掌握MongoDB中的更新，需要徹底理解MongoDB的文檔模型和查詢語言，前幾節裡的例子對此很有幫助。不過，與全書的「具體細節」部分一樣，我們會討論實質性的問題。此處不僅會囊括MongoDB更新接口中每個特性的簡要概述，還有多項與性能相關的說明。簡單起見，後續的示例都使用JavaScript。
6.4.1 更新類型與選項
MongoDB支持針對性更新與替換更新。前者使用一個或多個更新操作符來定義，後者使用一個文檔來替換匹配更新查詢選擇器的文檔。
語法說明：更新與查詢
剛接觸MongoDB的用戶有時會分不清更新與查詢的語法。針對性更新總是由更新操作符開始的，這些操作符幾乎全是動詞形式的。以
$addToSet操作符為例：db.products.update({}, {$addToSet: {tags: 'green'}})如果要為該更新增加一個查詢選擇器，請注意這個查詢操作符在語義上起著形容詞的作用，緊跟在要查詢的字段名之後：
db.products.update({'price' => {$lte => 10}}, {$addToSet: {tags: 'cheap'}})基本上，更新操作符是前綴，而查詢操作符通常是中綴。
請注意，如果更新文檔含糊不清，更新將會失敗。此處，我們將更新操作符$addToSet和替換風格的{name: "Pitchfork"}結合在一起：
db.products.update({}, {name: "Pitchfork", $addToSet: {tags: 'cheap'}})
如果目的是改變文檔的名字，必須使用$set操作符：
db.products.update({},
{$set: {name: "Pitchfork"}, $addToSet: {tags: 'cheap'}})
1. 多文檔更新
默認情況下，更新操作只會更新查詢選擇器匹配到的第一個文檔。要更新匹配到的所有文檔，需要明確指定多文檔更新（multidocument update）。在Shell裡，要實現這一點，可以將update方法的第四個參數設置為true。下面展示如何為產品集合裡的所有文檔添加cheap標籤：
db.products.update({}, {$addToSet: {tags: 'cheap'}}, false, true)
使用Ruby驅動（和大多數其他驅動）時，可以更清楚地表示多文檔更新：
@products.update({}, {'$addToSet' => {'tags' => 'cheap'}}, :multi => true)
2. upsert
某項內容不存在時進行插入，存在則進行更新，這是很常見的需求。可以使用MongoDB的upsert輕鬆實現這一模式。如果查詢選擇器匹配到文檔，進行普通的更新操作。如果沒有匹配到文檔，將會插入一個新文檔。新文檔的屬性合併自查詢選擇器與針對性更新的文檔。1
1. 請注意，upsert無法用於替換風格的更新操作。
以下是在Shell中使用upsert的簡單示例：
db.products.update({slug: 'hammer'}, {$addToSet: {tags: 'cheap'}}, true)
這是Ruby中等效的upsert示例：
@products.update({'slug' => 'hammer'},
{'$addToSet' => {'tags' => 'cheap'}}, :upsert => true)
你應該已經猜到了，upsert一次只能插入或更新一個文檔。在需要原子性地更新文檔，以及無法確定文檔是否存在時，upsert能發揮巨大的作用。6.2.3節中有一個實際的例子，描述了如何向購物車中添加產品。
6.4.2 更新操作符
MongoDB支持很多更新操作符，此處我會為每個更新操作符提供一個簡單的示例。
1. 標準更新操作符
第一組是最常用的操作符，幾乎能用於任意數據類型。
$inc
可以使用$inc操作符遞增或遞減數值：
db.products.update({slug: "shovel"}, {$inc: {review_count: 1}})
db.users.update({username: "moe"}, {$inc: {password_retires: -1})
也可以用它加或減任意數字：
db.readings.update({_id: 324}, {$inc: {temp: 2.7435}})
$inc既方便又高效，因為它很少會改變文檔的大小，$inc通常原地作用在數據的磁盤位置上，所以只會影響到指定的數據對。2
2. 當數字類型發生改變時，情況會有所不同。如果$inc造成32位整數被轉換為64位整數，那麼整個BSON文檔會原地重寫。
正如添加產品到購物車的示例中演示的那樣，$inc能用於upsert中。例如，可以將之前的更新改為upsert：
db.readings.update({_id: 324}, {$inc: {temp: 2.7435}}, true)
如果不存在_id是324的文檔，會用該_id創建一個新文檔，文檔中temp的值就是$inc的2.7435。
$set與$unset
如果需要為文檔中的特定鍵賦值，可以使用$set。為鍵賦值時，可以使用任意合法的BSON類型。也就是說以下更新都是正確的：
db.readings.update({_id: 324}, {$set: {temp: 97.6}})
db.readings.update({_id: 325}, {$set: {temp: {f: 212, c: 100} })
db.readings.update({_id: 326}, {$set: {temps: [97.6, 98.4, 99.1]}})
如果鍵已存在，其值會被覆蓋；否則會創建一個新的鍵。
$unset能刪除文檔中特定的鍵。下面展示如何刪除文檔中的temp鍵：
db.readings.update({_id: 324}, {$unset: {temp: 1}})
還可以在內嵌文檔和數組之上使用$unset。這兩種情況都要用點符號指定內部對象。如果集合中有兩個文檔：
{_id: 325, 'temp': {f: 212, c: 100}}
{_id: 326, temps: [97.6, 98.4, 99.1]}
我們可以用下面的語句刪除第一個文檔裡的華氏溫標讀數，以及第二個文檔中的第0個元素：
db.readings.update({_id: 325},
{$unset: {'temp.f': 1}})
db.readings.update({_id: 236},
{$pop: {temps: -1}})
$set也能使用訪問子文檔和數組元素的點符號。
$rename
如果要更改鍵名，請使用$rename：
db.readings.update({_id: 324}, {$rename: {'temp': 'temperature'}})
還可以重命名子文檔：
db.readings.update({_id: 325}, {$rename: {'temp.f': 'temp.farenheit'}})
對數組使用
$unset請注意，在單個數組元素上使用
$unset的結果可能與你設想的不一樣。其結果只是將元素的值設置為null，而非刪除整個元素。要徹底刪除某個數組元素，可以用$pull和$pop操作符。db.readings.update({_id: 325}, {$unset: {'temp.f': 1}}) db.readings.update({_id: 326}, {$unset: {'temp.0': 1}})
2. 數組更新操作符
數組在MongoDB文檔模型中的重要性是顯而易見的，因此MongoDB理所當然地提供了很多專門用於數組的更新操作符。
$push與$pushAll
如果需要為數組追加一些值，可以考慮$push和$pushAll，前者能向數組中添加一個值，而後者則支持添加一個值列表。例如，可以很方便地為鏟子添加新標籤：
db.products.update({slug: 'shovel'}, {$push: {'tags': 'tools'}})
如果需要在一個更新裡添加多個標籤，同樣不成問題：
db.products.update({slug: 'shovel'},
{$pushAll: {'tags': ['tools', 'dirt', 'garden']}})
注意，可以往數組裡添加各種類型的值，不局限於標量（scalar）。上一節裡，向購物車的明細條目數組裡添加產品的代碼就是一個很好的例子。
$addToSet與$each
$addToSet也能為數組追加值，不過它的做法更細緻：要添加的值如果不存在才執行添加操作。因此，如果鏟子已經有了tools標籤，那麼以下更新不會修改文檔：
db.products.update({slug: 'shovel'}, {$addToSet: {'tags': 'tools'}})
如果想在一個操作裡向數組添加多個唯一的值，必須結合$each操作符來使用$addToSet。下面是一個示例：
db.products.update({slug: 'shovel'},
{$addToSet: {'tags': {$each: ['tools', 'dirt', 'steel']}}})
僅當$each中的值不在tags裡時，才會進行添加。
$pop
要從數組中刪除元素，最簡單的方法就是使用$pop操作符。如果用$push向數組中追加了一個元素，那麼隨後的$pop會刪除最後添加的內容。雖然$pop常和$push一起出現，但也可以單獨使用。如果tags數組裡包含['tools', 'dirt', 'garden', 'steel']這四個值，那麼下面的$pop會刪除steel標籤：
db.products.update({slug: 'shovel'}, {$pop: {'tags': 1}})
$pop的語法和$unset類似，即{$pop: {'elementToRemove': 1}}，不同的是$pop還能接受-1來刪除數組的第一個元素。下面展示如何從數組中刪除tools標籤：
db.products.update({slug: 'shovel'}, {$pop: {'tags': -1}})
可能有一個地方會讓你不太滿意，即無法返回$pop從數組中刪除的值。儘管它的名字叫$pop，但其結果和你所熟知的棧式操作不太一樣，請注意這一點。
$pull與$pullAll
$pull的作用與$pop類似，但更高級一點。使用$pull時可以明確用值來指定要刪除哪個數組元素，而不是位置。再來看看標籤示例，如果要刪除dirt標籤，無需知道它在數組中的位置，只需告訴$pull操作符刪除它就可以了：
db.products.update({slug: 'shovel'}, {$pull {'tags': 'dirt'}})
$pullAll類似於$pushAll，允許提供一個要刪除值的列表。如果要刪除dirt和garden標籤，可以這樣使用$pushAll：
db.products.update({slug: 'shovel'}, {$pullAll {'tags': ['dirt', 'garden']}})
3. 位置更新
在MongoDB中建模數據時通常會使用子文檔數組，但在位置操作符出現之前，要操作那些子文檔並非易事。位置操作符允許更新數組裡的子文檔，我們可以在查詢選擇器中用點符號指明要修改的子文檔。若沒有示例，理解起來比較麻煩，因此此處假設有一個訂單文檔，其中一部分內容是這樣的：
{ _id: new ObjectId("6a5b1476238d3b4dd5000048"),
line_items: [
{ _id: ObjectId("4c4b1476238d3b4dd5003981"),
sku: "9092",
name: "Extra Large Wheel Barrow",
quantity: 1,
pricing: {
retail: 5897,
sale: 4897,
}
},
{ _id: ObjectId("4c4b1476238d3b4dd5003981"),
sku: "10027",
name: "Rubberized Work Glove, Black",
quantity: 2,
pricing: {
retail: 1499,
sale: 1299,
}
}
]
}
假設想設置第二個明細條目的數量，把SKU為10027那條的數量設置為5。問題是你不清楚這個特定的子文檔在line_items數組裡的位置，甚至都不知道它是否存在。只需一個簡單的查詢選擇器，以及一個使用了位置操作符的更新文檔，這些問題就都迎刃而解了：
query = {_id: ObjectId("4c4b1476238d3b4dd5003981"),
'line_items.sku': "10027"}
update = {$set: {'line_items.$.quantity': 5}}
db.orders.update(query, update)
在'line_items.$.quantity'字符串裡看到的$就是位置操作符。如果查詢選擇器匹配到了文檔，那麼有10027這個SKU的文檔的下標就會替換位置操作符，從而更新正確的文檔。
如果數據模型中包含子文檔，那麼你會發現在執行精細的文檔更新操作時，位置操作符實在太有用了。
6.4.3 findAndModify命令
本章已經出現了很多findAndModify命令的鮮活示例，就差羅列它的選項了。在以下選項中，只有query以及update或remove是必選的。1
1. update與remove二選一。——譯者注
query，文檔查詢選擇器，默認為{}。update，描述更新的文檔，默認為{}。remove，布爾值，為true時刪除對象並返回，默認為false。new，布爾值，為true時返回修改後的文檔，默認為false。sort，指定排序方向的文檔，因為findAndModify一次只修改一個文檔，sort選項能用來控制處理哪個文檔。例如，可以按照{created_at: -1}來排序，處理最近創建的匹配文檔。fields，如果只需要返回字段的子集，可以通過該選項指定。當文檔很大時，這個選項很有用。能像在其他查詢裡一樣指定字段，請查看第5章中與字段相關的示例。upsert，布爾值，為true時將findAndModify當做upsert對待。如果文檔不存在，則創建之。請注意，如果希望返回新創建的文檔，還需要指定{new: true}。
6.4.4 刪除
得知刪除文檔的操作毫無挑戰之後，你一定非常寬慰。我們可以刪除整個集合，也可以向remove方法傳遞一個查詢選擇器，刪除集合的子集。刪除全部評論是很容易的：
db.reviews.remove({})
但更常見的做法是刪除特定用戶的評論：
db.reviews.remove({user_id: ObjectId('4c4b1476238d3b4dd5000001')})
所有對remove的調用都接受一個可選的查詢選擇器，用於指定要刪除的文檔。正如API所示，沒有其他要說明的內容了。也許你會對這些操作的並發性和原子性心存疑問，下一節裡我會對此做出解釋。
6.4.5 並發性、原子性與隔離性
理解MongoDB中如何保證並發性是很重要的。自MongoDB v2.0起，鎖策略非常粗放，靠一個全局讀寫鎖來控制整個mongod實例。2這也就意味著，任何時刻，數據庫只允許存在一個寫線程或多個讀線程（兩者不能並存）。實際情況比聽上去要好得多，因為這個鎖策略還有一些並發優化措施。其中之一是，數據庫持有一個內部映射，知道哪些文檔在內存裡。對於那些不在內存裡的文檔的讀寫，數據庫會讓步於其他操作，直到文檔被載入內存。
2. 本書翻譯過程後期，MongoDB推出了2.2版本，去掉了全局的寫鎖。——譯者注
第二個優化是寫鎖讓步。任何寫操作都可能耗時很久，所有其他的讀寫操作在此期間都會被阻塞。所有的插入、更新和刪除都要持有寫鎖。插入的耗時一般不長，但更新就不一樣了，比方說更新整個集合需要很久，涉及很多文檔的刪除操作也是如此。當前的解決方案是允許這些耗時很久的操作週期性地暫停，以便執行其他的讀和寫。在操作暫停時，它會自己停下來，釋放鎖，稍後再恢復。3
3. 當然，暫停和恢復通常發生在幾毫秒內，因此我們這裡不討論極端的中斷。
但在更新和刪除文檔時，這種暫停行為可能好壞摻半。很容易想到這種情況：希望在其他操作發生前更新或刪除所有文檔。在這些情況下，可以使用名為$atomic的特殊選項來避免暫停。簡單地在查詢選擇器中添加$atomic操作符即可：
db.reviews.remove({user_id: ObjectId('4c4b1476238d3b4dd5000001'),
{$atomic: true}})
對於多文檔更新，也可以做同樣的處理。這迫使整個多文檔更新在隔離的情況下執行完畢：
db.reviews.update({$atomic: true}, {$set: {rating: 0}}, false, true)
這個更新操作將所有評論的評分設為0。因為操作是隔離執行的，所以不會暫停，保證系統始終是一致的。4
4. 注意，如果使用了$atomic的操作中途失敗，並不會自動回滾。只有一半文檔被更新，而另一半還是保持原來的值。
6.4.6 更新性能說明
經驗表明，對更新是如何作用於磁盤上的文檔能有一個基本認識，有助於設計出性能更好的系統。你應該理解的第一件事是何種程度的更新能被稱為「原地」更新。理想情況下，在磁盤上，更新對一個BSON文檔的影響只是極小一部分，這樣的性能是最好的，但事實並非總是如此。我來解釋一下其中的緣由。
磁盤上的文檔更新本質上分三種。第一種，也是最高效的，只發生在單值修改並且整個BSON文檔的大小不改變的情況下。這通常會發生在$inc操作符上，因為$inc只會增加一個整數，該值在磁盤上的大小並不改變。如果這個整數是由int表示的，那麼它會佔用四個字節；長整數和雙精度浮點數會佔用八個字節。更改這些數字的值並不需要更多空間，因此磁盤上就只需重寫該文檔的一個值。
第二種更新會改變文檔的大小和結構。BSON文檔會表示為字節數組，文檔的頭四個字節總是存儲文檔的大小。因此，當在文檔上使用$push操作符時，不僅增加整個文檔的大小，還改變它的結構。這要求在磁盤上重寫整個文檔，這麼做的效率還不算太差，但還是應該注意一下。如果在一個更新中使用了多個更新操作符，那麼每個操作符都會重寫一次文檔。這也通常不算什麼大問題，尤其是寫操作發生在內存裡時。但如果文檔特別大，比如有4 MB左右，而你又在用$push向那些文檔裡添加值，那麼服務器端就可能要做很多事情了。5
5. 如果你打算執行很多更新操作，那麼保持較小的文檔是理所應當的事。
最後一種更新是重寫文檔的結果。如果文檔擴大了，無法放入之前分配的磁盤空間裡，那麼該文檔不僅要重寫，而且還必須移到新的空間裡。這種移動操作如果經常發生，代價還是很大的。為了降低此類開銷，MongoDB會根據每個集合的情況動態調整填充因子（padding factor）。也就是說，如果有一個集合會發生很多要重新分配空間的更新，則會增加其內部填充因子。填充因子乘上插入文檔的大小後就能得到要額外創建的空間。這能減少未來重新分配文檔的數量。
要查看指定集合的填充因子，可以運行stats命令：
db.tweets.stats
{
"ns" : "twitter.tweets",
"count" : 53641,
"size" : 85794884,
"avgObjSize" : 1599.4273783113663,
"storageSize" : 100375552,
"numExtents" : 12,
"nindexes" : 3,
"lastExtentSize" : 21368832,
"paddingFactor" : 1.2,
"flags" : 0,
"totalIndexSize" : 7946240,
"indexSizes" : {
"_id_" : 2236416,
"user.friends_count_1" : 1564672,
"user.screen_name_1_user.created_at_-1" : 4145152
},
"ok" : 1 }
這一推文集合的填充因子是1.2，即插入100 B的文檔時，MongoDB會在磁盤上分配120 B。默認的填充因子是1，即不會分配額外空間。
現在，有個小小的忠告。此處討論到的注意事項適用於數據大小超過內存總數，或者寫負載極重的情況。因此如果正在為一個高流量網站構建分析系統，請適當參考本節的內容。