gomog/IMPLEMENTATION_PROGRESS.md

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# MongoDB 操作符实现进度报告
## 已完成的功能
### ✅ 第一批高优先级操作符(部分完成)
#### 1. 查询操作符增强
**已实现:**
-`$mod` - 模运算:`{"quantity": {"$mod": [5, 0]}}` (能被 5 整除)
-`$bitsAllClear` - 位运算:所有指定位都为 0
-`$bitsAllSet` - 位运算:所有指定位都为 1
-`$bitsAnyClear` - 位运算:任意指定位为 0
-`$bitsAnySet` - 位运算:任意指定位为 1
**实现文件:**
- `internal/engine/operators.go` - 添加了 compareMod(), compareBitsXxx() 函数
- `internal/engine/query.go` - 在 evaluateOperators() 中添加了对这些操作符的支持
**使用示例:**
```json
// $mod - 查找能被 5 整除的数量
{"filter": {"quantity": {"$mod": [5, 0]}}}
// $bitsAllClear - 查找第 2 位为 0 的值
{"filter": {"flags": {"$bitsAllClear": 4}}}
```
---
#### 2. 更新操作符增强
**已实现:**
-`$min` - 仅当值小于当前值时更新
-`$max` - 仅当值大于当前值时更新
-`$rename` - 重命名字段
-`$currentDate` - 设置为当前时间(支持 timestamp 类型)
-`$addToSet` - 添加唯一元素到数组(去重)
-`$pop` - 移除数组首/尾元素
-`$pullAll` - 从数组中移除多个值
**实现文件:**
- `pkg/types/document.go` - 扩展了 Update 结构体
- `internal/engine/crud.go` - 在 applyUpdate() 中添加了处理逻辑
**使用示例:**
```json
// $min - 只更新更小的值
{"update": {"$min": {"bestPrice": 99}}}
// $max - 只更新更大的值
{"update": {"$max": {"highScore": 200}}}
// $rename - 重命名字段
{"update": {"$rename": {"oldName": "newName"}}}
// $currentDate - 设置当前时间
{"update": {"$currentDate": {"lastModified": true}}}
{"update": {"$currentDate": {"timestamp": {"$type": "timestamp"}}}}
// $addToSet - 添加唯一值
{"update": {"$addToSet": {"tags": "sale"}}}
// $pop - 移除最后一个元素
{"update": {"$pop": {"items": 1}}}
{"update": {"$pop": {"items": -1}}} // 移除第一个
// $pullAll - 批量移除
{"update": {"$pullAll": {"tags": ["a", "b", "c"]}}}
```
---
#### 3. 聚合阶段增强
**已实现:**
-`$addFields` / `$set` - 添加新字段或修改现有字段
-`$unset` - 移除字段
-`$facet` - 多面聚合(并行执行多个子管道)
-`$sample` - 随机采样
-`$bucket` - 分桶聚合
**实现文件:**
- `internal/engine/aggregate.go` - 在 executeStage() 中添加阶段分发
- `internal/engine/aggregate_helpers.go` - 添加了具体实现函数
**使用示例:**
```json
// $addFields / $set - 添加计算字段
{"pipeline": [{"$addFields": {"total": {"$add": ["$price", "$tax"]}}}]}
// $unset - 移除字段
{"pipeline": [{"$unset": ["tempField", "internalId"]}]}
// $facet - 多面聚合
{
"pipeline": [{
"$facet": {
"byStatus": [
{"$group": {"_id": "$status", "count": {"$sum": 1}}}
],
"byCategory": [
{"$group": {"_id": "$category", "total": {"$sum": "$amount"}}}
]
}
}]
}
// $sample - 随机采样
{"pipeline": [{"$sample": {"size": 10}}]}
// $bucket - 分桶
{
"pipeline": [{
"$bucket": {
"groupBy": "$price",
"boundaries": [0, 50, 100, 200],
"default": "Other"
}
}]
}
```
---
#### 8. 高级聚合阶段Batch 3 - 已完成)
**已实现:**
-`$replaceRoot` - 替换根文档
-`$replaceWith` - 替换文档(简写形式)
-`$setWindowFields` - 窗口函数(支持分区、排序、排名、移动聚合)
-`$graphLookup` - 递归查找(组织架构、树形结构)
**实现文件:**
- `internal/engine/aggregate_batch3.go` - 新增文件,包含所有 Batch 3 功能
- `internal/engine/aggregate.go` - 注册新阶段
- `internal/engine/date_ops.go` - 添加 isoDayOfWeek 方法
**使用示例:**
```json
// $replaceRoot - 提升嵌套字段
{
"pipeline": [{
"$replaceRoot": {
"newRoot": "$profile"
}
}]
}
// $replaceWith - 计算新文档
{
"pipeline": [{
"$replaceWith": {
"fullName": {"$concat": ["$firstName", " ", "$lastName"]},
"total": {"$add": ["$price", "$tax"]}
}
}]
}
// $setWindowFields - 窗口排名
{
"pipeline": [{
"$setWindowFields": {
"partitionBy": "$category",
"sortBy": {"score": -1},
"output": {
"rank": {"$documentNumber": {}},
"avgScore": {"$avg": "$score"}
}
}
}]
}
// $graphLookup - 组织架构
{
"pipeline": [{
"$graphLookup": {
"from": "employees",
"startWith": "$reportsTo",
"connectFromField": "name",
"connectToField": "reportsTo",
"as": "orgChart"
}
}]
}
```
---
#### 9. 文本搜索Batch 3 - 已完成)
**已实现:**
-`$text` - 全文本搜索
- ✅ 多字段递归搜索
- ✅ 分词匹配
- ✅ 相关性得分计算
- ✅ 按得分排序
**实现文件:**
- `internal/engine/aggregate_batch3.go` - executeTextSearch() 和相关函数
**使用示例:**
```json
// 基础文本搜索
{
"filter": {
"$text": {
"$search": "wireless bluetooth headphones",
"caseSensitive": false
}
}
}
// 搜索结果包含 _textScore 字段
// 自动按相关性降序排列
```
---
#### 10. 日期操作符增强Batch 3 - 已完成)
**已实现:**
-`$week` - ISO 周数
-`$isoWeek` - ISO 周数(别名)
-`$dayOfYear` - 一年中的第几天
-`$isoDayOfWeek` - ISO 星期几 (1-7)
-`$now` - 当前时间
**实现文件:**
- `internal/engine/date_ops.go` - isoDayOfWeek() 等方法
- `internal/engine/aggregate.go` - 注册到表达式引擎
**使用示例:**
```json
{
"pipeline": [{
"$addFields": {
"orderWeek": {"$week": "$orderDate"},
"dayOfYear": {"$dayOfYear": "$orderDate"},
"isWeekend": {
"$in": [
{"$isoDayOfWeek": "$orderDate"},
[6, 7]
]
}
}
}]
}
```
---
## 待实现的功能
### ⏳ 第三批功能(已完成)
**高级聚合阶段:**
-`$setWindowFields` - 窗口函数
-`$graphLookup` - 递归查找
-`$replaceRoot` / `$replaceWith` - 文档替换
-`$unionWith` - 与其他集合并集
-`$redact` - 文档级访问控制
-`$text` - 文本搜索(✅ 已实现)
**更多日期操作符:**
-`$week` - 一年中的第几周
-`$isoWeek` - ISO 周数
-`$dayOfYear` - 一年中的第几天
-`$isoDayOfWeek` - ISO 星期几
-`$isoWeekYear` - ISO 周年
**位运算操作符:**
-`$bitAnd`, `$bitOr`, `$bitXor`, `$bitNot`
**类型转换操作符:**
-`$toString`, `$toInt`, `$toLong`, `$toDouble`, `$toBool`, `$toDate`, `$toObjectId`
### ⏳ Date 类型完整支持(部分完成)
**已完成:**
- ✅ 日期操作符:`$year`, `$month`, `$dayOfMonth`, `$hour`, `$minute`, `$second`
- ✅ 日期格式化:`$dateToString`
- ✅ 日期计算:`$dateAdd`, `$dateDiff`
- ✅ 当前时间:`$now`
- ✅ 周和日:`$week`, `$isoWeek`, `$dayOfYear`, `$isoDayOfWeek`
**需要实现:**
- ⏳ 时区支持timezone 参数)
- ⏳ 更复杂的日期计算函数
### ⏳ 测试和文档(部分完成)
**已完成:**
- ✅ Batch 2 功能的单元测试
- ✅ Batch 3 功能的单元测试10+ 个测试函数)
- ✅ 集成测试
- ✅ HTTP API 测试
- ✅ 测试文档TEST_DOCUMENTATION.md
- ✅ Batch 3 实现文档BATCH3_IMPLEMENTATION.md
**需要完成:**
- ⏳ 性能基准测试
- ⏳ Fuzz 测试
- ⏳ 并发安全测试
- ⏳ 完整的 API 文档
- ⏳ 用户使用指南
---
## 代码质量改进
### 已完成的改进:
1. ✅ 统一了错误处理模式
2. ✅ 添加了辅助函数toInt64, toFloat64, toNumber 等)
3. ✅ 实现了随机种子初始化
4. ✅ 代码注释完善
5. ✅ 添加了字段引用处理($ 前缀)
6. ✅ 完善了比较操作符支持
7. ✅ 实现了复杂的 JSON Schema 验证
8. ✅ 添加了数组位置操作符完整支持
9. ✅ 实现了窗口函数框架
10. ✅ 实现了递归查找算法
11. ✅ 实现了文本搜索引擎
### 建议的改进:
1. ⏳ 添加更多边界情况处理
2. ⏳ 性能优化(如添加索引支持)
3. ⏳ 添加基准测试
4. ⏳ 内存使用优化
5. ⏳ 添加并发安全测试
---
## 统计信息
| 类别 | 已实现 | 总计 | 完成率 | 批次 |
|------|--------|------|--------|------|
| 查询操作符 | 16 | 18 | 89% | Batch 1-3 |
| 更新操作符 | 17 | 20 | 85% | Batch 1-2 |
| 聚合阶段 | 18 | 25 | 72% | Batch 1-3 |
| 聚合表达式 | ~50 | ~70 | 71% | Batch 1-3 |
| **总体** | **~101** | **~133** | **~76%** | **All** |
**Batch 3 贡献**:
- 新增聚合阶段4 个
- 新增聚合表达式5 个
- 新增查询操作符1 个
- 代码行数:~1100 行(实现 + 测试)
- 测试用例20+ 个
---
## 下一步计划
### 立即执行Batch 4
1. ⏳ 实现位运算操作符(`$bitAnd`, `$bitOr`, `$bitXor`, `$bitNot`
2. ⏳ 实现类型转换操作符(`$toString`, `$toInt`, `$toDouble` 等)
3. ⏳ 完善时区支持
4. ⏳ 实现 `$unionWith` 并集操作
### 后续批次:
1. ⏳ 实现 `$redact` 文档级访问控制
2. ⏳ 添加性能基准测试
3. ⏳ 编写完整的 API 文档
4. ⏳ 实现更多高级功能
---
## 验证方法
### 单元测试
```bash
go test ./internal/engine/... -v
```
### 运行所有 Batch 测试
```bash
./test_batch2.sh
```
### Batch 3 专项测试
```bash
go test -v -run "Batch3|Replace|Graph|Window|Text|Week" ./internal/engine
```
### API 测试
```bash
# 测试 $replaceRoot
curl -X POST http://localhost:8080/api/v1/testdb/users/aggregate \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{
"pipeline": [{
"$replaceRoot": {
"newRoot": "$profile"
}
}]
}'
# 测试 $setWindowFields
curl -X POST http://localhost:8080/api/v1/testdb/scores/aggregate \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{
"pipeline": [{
"$setWindowFields": {
"partitionBy": "$category",
"sortBy": {"score": -1},
"output": {
"rank": {"$documentNumber": {}}
}
}
}]
}'
# 测试 $graphLookup
curl -X POST http://localhost:8080/api/v1/testdb/employees/aggregate \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{
"pipeline": [{
"$graphLookup": {
"from": "employees",
"startWith": "$reportsTo",
"connectFromField": "name",
"connectToField": "reportsTo",
"as": "subordinates"
}
}]
}'
# 测试 $text
curl -X POST http://localhost:8080/api/v1/testdb/products/find \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{
"filter": {
"$text": {
"$search": "wireless bluetooth",
"caseSensitive": false
}
}
}'
```
---
**报告生成时间**: 2026-03-14
**版本**: v1.0.0-alpha
**最新批次**: Batch 3 (已完成 ✅)
**下一批次**: Batch 4 (计划中)**
-`$expr` - 聚合表达式查询:`{"$expr": {"$gt": ["$qty", "$minQty"]}}`
-`$jsonSchema` - JSON Schema 验证
**实现文件:**
- `internal/engine/query.go` - 添加了 handleExpr() 和 handleJSONSchema() 函数
- `internal/engine/query.go` - 添加了 validateFieldValue() 和完整的 JSON Schema 验证逻辑
**支持的模式验证关键字:**
- `bsonType` - BSON 类型检查
- `required` - 必需字段
- `properties` - 属性定义
- `enum` - 枚举值
- `minimum` / `maximum` - 数值范围
- `minLength` / `maxLength` - 字符串长度
- `pattern` - 正则表达式
- `items` - 数组元素 schema
- `minItems` / `maxItems` - 数组长度
- `allOf` / `anyOf` / `oneOf` / `not` - 组合验证
**使用示例:**
```json
// $expr - 字段间比较
{"filter": {"$expr": {"$gt": ["$qty", "$minQty"]}}}
// $expr - 复杂计算
{"filter": {"$expr": {"$lte": [
{"$add": ["$price", "$tax"]},
100
]}}}
// $jsonSchema - 完整文档验证
{"filter": {"$jsonSchema": {
"bsonType": "object",
"required": ["name", "age"],
"properties": {
"name": {"bsonType": "string", "minLength": 1},
"age": {"bsonType": "int", "minimum": 0, "maximum": 150}
}
}}}
```
---
#### 6. 投影操作符(已完成)
**已实现:**
-`$elemMatch` - 投影数组中第一个匹配的元素
-`$slice` - 切片操作(支持 skip/limit 语法)
**实现文件:**
- `internal/engine/projection.go` - 新增文件,包含 applyProjection() 和相关函数
- `internal/engine/crud_handler.go` - 在 Find() 方法中集成投影功能
**使用示例:**
```json
// $elemMatch - 投影数组中第一个匹配的元素
{
"projection": {
"grades": {"$elemMatch": {"$gte": 90}}
}
}
// $slice - 前 5 个元素
{
"projection": {
"comments": {"$slice": 5}
}
}
// $slice - 跳过前 10 个,取 5 个
{
"projection": {
"comments": {"$slice": [10, 5]}
}
}
```
---
#### 7. 更新操作符增强(第二批)
**已实现:**
-`$setOnInsert` - 仅在 upsert 插入时设置字段
- ✅ 数组位置操作符:`$`, `$[]`, `$[identifier]`
- ✅ arrayFilters 支持
**实现文件:**
- `pkg/types/document.go` - 在 Update 结构体中添加 SetOnInsert 字段
- `pkg/types/document.go` - 在 UpdateOperation 中添加 ArrayFilters 字段
- `internal/engine/crud.go` - 在 applyUpdateWithFilters() 中添加 $setOnInsert 处理
- `internal/engine/crud.go` - 实现了 updateArrayElement() 和 updateArrayAtPath() 函数
- `internal/engine/memory_store.go` - 更新了 Update() 方法签名支持 upsert 和 arrayFilters
**使用示例:**
```json
// $setOnInsert - upsert 时设置创建时间
{
"update": {
"$set": {"status": "active"},
"$setOnInsert": {"createdAt": "2024-01-01T00:00:00Z"}
},
"upsert": true
}
// $[] - 更新数组所有元素
{
"update": {
"$set": {"scores.$[]": 100}
}
}
// $[identifier] - 条件更新数组元素
{
"update": {
"$set": {"students.$[elem].grade": "A"}
},
"arrayFilters": [
{"identifier": "elem", "score": {"$gte": 90}}
]
}
// $ - 更新第一个元素(简化实现)
{
"update": {
"$set": {"items.$.status": "updated"}
}
}
```
---
## 待实现的功能
### ⏳ 第三批功能(计划中)
**高级聚合阶段:**
- `$setWindowFields` - 窗口函数
- `$graphLookup` - 递归查找
- `$replaceRoot` / `$replaceWith` - 替换根文档
- `$unionWith` - 与其他集合并集
- `$redact` - 文档级访问控制
- `$text` - 文本搜索
**更多日期操作符:**
- `$week` - 一年中的第几周
- `$isoWeek` - ISO 周数
- `$dayOfYear` - 一年中的第几天
- `$isoDayOfWeek` - ISO 星期几
**位运算操作符(聚合版本):**
- `$bitAnd`, `$bitOr`, `$bitXor`, `$bitNot`
**类型转换操作符:**
- `$toString`, `$toInt`, `$toLong`, `$toDouble`, `$toBool`, `$toDate`, `$toObjectId`
### ⏳ Date 类型完整支持(部分完成)
**已完成:**
- ✅ 日期操作符:`$year`, `$month`, `$dayOfMonth`, `$hour`, `$minute`, `$second`
- ✅ 日期格式化:`$dateToString`
- ✅ 日期计算:`$dateAdd`, `$dateDiff`
- ✅ 当前时间:`$now`
**需要实现:**
- BSON Date 类型解析和序列化优化
- 时区支持timezone 参数)
- 更复杂的日期计算函数
### ⏳ 测试和文档(部分完成)
**已完成:**
- ✅ Batch 2 功能的单元测试query_batch2_test.go, crud_batch2_test.go 等)
- ✅ 集成测试integration_batch2_test.go
- ✅ HTTP API 测试http/batch2_test.go
- ✅ 测试文档TEST_DOCUMENTATION.md
**需要完成:**
- 性能基准测试
- Fuzz 测试
- 并发安全测试
- 完整的 API 文档
- 用户使用指南
---
## 代码质量改进
### 已完成的改进:
1. ✅ 统一了错误处理模式
2. ✅ 添加了辅助函数toInt64, toFloat64, toNumber 等)
3. ✅ 实现了随机种子初始化
4. ✅ 代码注释完善
5. ✅ 添加了字段引用处理($ 前缀)
6. ✅ 完善了比较操作符支持
7. ✅ 实现了复杂的 JSON Schema 验证
8. ✅ 添加了数组位置操作符完整支持
### 建议的改进:
1. 添加更多边界情况处理
2. 性能优化(如添加索引支持)
3. 添加基准测试
4. 内存使用优化
---
## 统计信息
| 类别 | 已实现 | 总计 | 完成率 |
|------|--------|------|--------|
| 查询操作符 | 15 | 18 | 83% |
| 更新操作符 | 17 | 20 | 85% |
| 聚合阶段 | 14 | 25 | 56% |
| 聚合表达式 | ~45 | ~70 | 64% |
| **总体** | **~91** | **~133** | **~68%** |
---
## 下一步计划
### 立即执行Batch 3
1. 实现窗口函数 `$setWindowFields`
2. 实现递归查找 `$graphLookup`
3. 实现文档替换 `$replaceRoot` / `$replaceWith`
4. 实现文本搜索 `$text`
### 后续批次:
1. 完善 Date 类型的时区支持
2. 实现类型转换操作符
3. 添加性能基准测试
4. 编写完整的 API 文档
---
## 验证方法
### 单元测试
```bash
go test ./internal/engine/... -v
```
### 运行所有 Batch 2 测试
```bash
./test_batch2.sh
```
### API 测试
```bash
# 测试 $expr
curl -X POST http://localhost:8080/api/v1/testdb/products/find \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"filter": {"$expr": {"$gt": ["$qty", "$minQty"]}}}'
# 测试 $switch
curl -X POST http://localhost:8080/api/v1/testdb/students/aggregate \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{
"pipeline": [{
"$addFields": {
"grade": {
"$switch": {
"branches": [
{"case": {"$gte": ["$score", 90]}, "then": "A"},
{"case": {"$gte": ["$score", 80]}, "then": "B"}
],
"default": "C"
}
}
}
}]
}'
# 测试 $setOnInsert with upsert
curl -X POST http://localhost:8080/api/v1/testdb/users/update \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{
"filter": {"_id": "new_user"},
"update": {
"$set": {"status": "active"},
"$setOnInsert": {"createdAt": "2024-01-01T00:00:00Z"}
},
"upsert": true
}'
```
---
**报告生成时间**: 2026-03-14
**版本**: v1.0.0-alpha
**最新批次**: Batch 2 (已完成)