在 MongoDB 中，原子操作（Atomic Operations）指的是不可分割的操作，即要么完整执行，要么完全不执行，不会被其他操作干扰。MongoDB 的单文档操作是原子性的，但多文档操作默认不具备原子性，需要事务来保证。

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1. MongoDB 单文档原子操作

MongoDB 对单个文档的操作是原子的，即在更新、删除或插入某个文档时，不会发生部分修改或竞态条件。

示例：原子性更新

db.products.updateOne(
  { _id: 1 },
  { $inc: { stock: -1 } } // 库存减少 1
)

即使多个用户同时更新 _id:1 的 stock，MongoDB 也能确保每次更新是原子的，不会发生并发冲突。

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2. 更新原子操作

MongoDB 提供了多种原子更新运算符，可在不覆盖整个文档的情况下更新字段。

① $inc（自增/自减）

db.users.updateOne(
  { username: "Alice" },
  { $inc: { points: 10 } } // 增加 10 积分
)

② $set（修改字段）

db.users.updateOne(
  { username: "Alice" },
  { $set: { status: "active" } } // 修改用户状态
)

③ $unset（删除字段）

db.users.updateOne(
  { username: "Alice" },
  { $unset: { tempField: "" } } // 删除 tempField 字段
)

④ $push（数组添加元素）

db.orders.updateOne(
  { _id: 101 },
  { $push: { items: "Keyboard" } }
)

⑤ $pull（数组删除元素）

db.orders.updateOne(
  { _id: 101 },
  { $pull: { items: "Mouse" } }
)

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3. FindAndModify 原子性操作

findAndModify 是一个原子性操作，它可以查找并更新或删除文档，同时返回更新前或更新后的文档。

示例：原子性递增

db.counters.findAndModify({
  query: { _id: "orderId" },
  update: { $inc: { seq: 1 } },
  new: true
})

这个操作原子性地递增 seq 并返回新值，可用于实现自增 ID。

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4. 多文档操作的原子性

MongoDB 默认不保证多文档更新的原子性，但可以通过事务（Transactions）实现。

示例：使用事务保证原子性

const session = db.getMongo().startSession();
session.startTransaction();
try {
  session.getDatabase("test").collection("accounts").updateOne(
    { username: "Alice" },
    { $inc: { balance: -100 } }
  );
  session.getDatabase("test").collection("accounts").updateOne(
    { username: "Bob" },
    { $inc: { balance: 100 } }
  );
  session.commitTransaction();
} catch (error) {
  session.abortTransaction();
}
session.endSession();

⚠ 注意：事务仅适用于 MongoDB 4.0+ 的副本集，MongoDB 4.2+ 才支持分片事务。

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5. 原子操作的应用场景

场景	解决方案
计数器自增	$inc
乐观锁	$set + version 字段
购物车更新	$push / $pull
并发更新用户数据	findAndModify
多表更新事务	事务（Transactions）

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6. 总结

• MongoDB 的单文档操作是原子的，不会发生部分更新。
• 使用 $inc、$set、$push、$pull 等更新操作可原子性地修改数据。
• findAndModify 可确保查找 + 更新的原子性。
• 多文档更新不具备原子性，需要使用事务（Transactions）确保一致性。

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