MongoDB: インデックスタイプと高度機能

// === 一意インデックス作成 ===
db.users.createIndex({ email: 1 }, { unique: true });
// emailフィールドの値は一意である必要がある

// === 複合一意インデックス ===
db.products.createIndex({ sku: 1, variant: 1 }, { unique: true });
// (sku, variant)の組み合わせが一意である必要がある

// === 一意インデックス + 選択フィールド ===
db.users.createIndex(
  { email: 1 },
  { unique: true, partialFilterExpression: { email: { $exists: true } } }
);
// emailフィールドが存在するドキュメントのみに一意制約を適用

// === スパースインデックス：nullフィールドをスキップ ===
db.products.createIndex({ discount: 1 }, { sparse: true });
// discountフィールドを持つドキュメントのみインデックス

// === スパースインデックス vs 通常インデックス ===
// 通常インデックス：全ドキュメントをインデックス（null含む）
// スパースインデックス：非nullドキュメントのみインデックス

// === TTLインデックス作成（30日後に自動削除）===
db.sessions.createIndex(
  { createdAt: 1 },
  { expireAfterSeconds: 30 * 24 * 60 * 60 }
);

// === TTL編集 ===
db.runCommand({
  collMod: 'sessions',
  index: { keyPattern: { createdAt: 1 }, expireAfterSeconds: 7 * 24 * 60 * 60 }
});

// === TTLキャンセル（falseに設定）===
db.runCommand({
  collMod: 'sessions',
  index: { keyPattern: { createdAt: 1 }, expireAfterSeconds: -1 }
});

// === 部分インデックス：条件を満たすドキュメントのみインデックス ===
db.products.createIndex(
  { category: 1, price: 1 },
  {
    partialFilterExpression: {
      isActive: true,
      stock: { $gt: 0 }
    }
  }
);
// 現在販売中の商品のみインデックス（isActive=true, stock>0）

// === スペース節約インデックス ===
// 通常インデックス：全10000ドキュメントをインデックス
// 部分インデックス：現在販売中の3000商品のみインデックス（70%スペース節約）

// ShopHub：販売中かつ在庫のある商品のみインデックス、70%インデックススペース節約
db.products.insertMany([
  { sku: 'A001', category: 'Electronics', price: 599, isActive: true, stock: 50 },
  { sku: 'A002', category: 'Electronics', price: 299, isActive: false, stock: 0 },
  { sku: 'A003', category: 'Books', price: 29, isActive: true, stock: 100 },
  { sku: 'A004', category: 'Books', price: 49, isActive: true, stock: 0 }
]);

// 部分インデックスはisActive=true AND stock>0のドキュメントのみ（A001, A003）
db.products.createIndex(
  { category: 1, price: 1 },
  { partialFilterExpression: { isActive: true, stock: { $gt: 0 } } }
);

// クエリはfilter条件を含む必要がある
db.products.find({
  category: 'Electronics',
  isActive: true,
  stock: { $gt: 0 },
  price: { $gte: 100 }
}).explain();
// winningPlan.stage: IXSCAN ✅

// filter条件欠落 → インデックス不使用
db.products.find({ category: 'Electronics', price: { $gte: 100 } }).explain();
// winningPlan.stage: COLLSCAN（部分インデックスを使用しない）

// === 検索：等価フィルタ + ソート + 範囲 ===
db.products.find({
  category: 'Electronics',          // Equality
  isActive: true                    // Equality
}).sort({ createdAt: -1 })          // Sort
  .limit(20);

// 価格範囲
db.products.find({
  category: 'Electronics',
  createdAt: { $gte: new Date('2026-01-01') }  // Range
}).sort({ rating: -1 });

// === 最適インデックス ===
db.products.createIndex({
  category: 1,         // E - 等価フィルタ
  isActive: 1,         // E - 等価フィルタ
  createdAt: -1,       // S - ソート（方向マッチング）
  rating: -1           // R - 範囲（最後に配置）
});

// TechCorp注文システム：ESR正しい順序 vs 誤った順序の実行プラン比較
db.orders.insertMany([
  { userId: 'user_001', status: 'paid', createdAt: new Date('2026-07-01'), total: 100 },
  { userId: 'user_002', status: 'pending', createdAt: new Date('2026-07-02'), total: 200 },
  { userId: 'user_001', status: 'paid', createdAt: new Date('2026-07-03'), total: 50 }
]);

// ❌ 誤ったインデックス：RangeがSortより前
db.orders.createIndex({ userId: 1, total: 1, status: 1, createdAt: -1 }, { name: 'idx_wrong' });
db.orders.find({ userId: 'user_001', status: 'paid' })
  .sort({ createdAt: -1 }).explain('executionStats');
// SORTステージ発生（メモリソート）、totalKeysExaminedがnReturnedより大幅に大きい

// ✅ 正しいインデックス：ESR順序
db.orders.dropIndex('idx_wrong');
db.orders.createIndex({ userId: 1, status: 1, createdAt: -1, total: 1 }, { name: 'idx_esr' });
db.orders.find({ userId: 'user_001', status: 'paid' })
  .sort({ createdAt: -1 }).explain('executionStats');
// SORTステージなし、totalKeysExamined ≈ nReturned

// ✅ 推奨1：単一フィールドインデックスは高頻度クエリをカバー
db.products.createIndex({ sku: 1 });

// ✅ 推奨2：複合インデックスはESR原則に従う
db.orders.createIndex({ userId: 1, status: 1, createdAt: -1 });

// ✅ 推奨3：TTL自動クリーンアップ
db.logs.createIndex({ createdAt: 1 }, { expireAfterSeconds: 30 * 86400 });

// ✅ 推奨4：スペース節約インデックス
db.products.createIndex(
  { category: 1 },
  { partialFilterExpression: { isActive: true } }
);

// ✅ 推奨5：一意インデックスでデータ整合性確保
db.users.createIndex({ email: 1 }, { unique: true });

// ❌ アンチパターン1：低選択性フィールドのインデックス
db.users.createIndex({ isActive: 1 });
// isActiveはtrue/falseの2値のみ、インデックス効率が低い

// ❌ アンチパターン2：過剰インデックス
// 1つのコレクションに20以上のインデックス、書き込み性能が大幅に低下

// ❌ アンチパターン3：複合インデックスのフィールド順序誤り
db.products.createIndex({ price: 1, category: 1 });
// 誤り：priceはcategoryより後に配置すべき

// ❌ アンチパターン4：不要なインデックス
db.users.createIndex({ lastLoginAt: 1 });
// lastLoginAtでほとんど検索しない場合、インデックスは無駄

// === スロークエリ分析 ===
db.setProfilingLevel(2, { slowms: 100 });
// 100ms超のクエリを記録

// === スロークエリ確認 ===
db.system.profile.find({ millis: { $gt: 100 } })
  .sort({ ts: -1 })
  .limit(10);

// === インデックス使用統計確認 ===
db.products.aggregate([
  { $indexStats: {} }
]);
// 未使用インデックスを発見

// === 未使用インデックス削除 ===
db.products.dropIndex('unused_index_name');

// シナリオ1：TTLインデックスでセッションを自動クリア（30分で期限切れ）
db.sessions.insertMany([
  { userId: 'user_001', token: 'abc', createdAt: new Date() },
  { userId: 'user_002', token: 'xyz', createdAt: new Date(Date.now() - 31 * 60 * 1000) }  // 期限切れ
]);

db.sessions.createIndex(
  { createdAt: 1 },
  { expireAfterSeconds: 30 * 60 }  // 30分
);

// 60秒後、期限切れドキュメントが自動削除
// db.sessions.find() → user_001のセッションのみ

// シナリオ2：部分インデックス - 販売中の商品のみインデックス（70%スペース節約）
db.products.createIndex(
  { category: 1, price: 1 },
  {
    partialFilterExpression: {
      isActive: true,
      stock: { $gt: 0 }
    }
  }
);

// クエリにfilter条件を含む場合のみ部分インデックス使用
db.products.find({
  category: 'Electronics',
  isActive: true,    // partialFilterExpressionにマッチ必要
  stock: { $gt: 0 }, // partialFilterExpressionにマッチ必要
  price: { $gte: 100, $lte: 500 }
}).explain();
// winningPlan.inputStage.stage: IXSCAN（部分インデックスが使用された）

// シナリオ3：ESRルールの実践 - 注文照会
db.orders.insertMany([
  { userId: 'user_001', status: 'paid', createdAt: new Date('2026-07-01'), total: 100 },
  { userId: 'user_001', status: 'paid', createdAt: new Date('2026-07-02'), total: 200 },
  { userId: 'user_002', status: 'pending', createdAt: new Date('2026-07-03'), total: 50 }
]);

// ESR最適インデックス：Equality → Sort → Range
db.orders.createIndex({
  userId: 1,        // E - 等価フィルタ
  status: 1,        // E - 等価フィルタ
  createdAt: -1,    // S - ソート（方向マッチング）
  total: 1          // R - 範囲クエリ（最後に配置）
});

// 効率的クエリ：ユーザーの支払い済み注文、日付逆順、価格範囲
db.orders.find({
  userId: 'user_001',                              // E
  status: 'paid',                                  // E
  total: { $gte: 50, $lte: 300 }                   // R
}).sort({ createdAt: -1 }).limit(20)               // S
.explain('executionStats');

// 出力：複合インデックスのみ使用、追加ソート不要
// totalKeysExamined: 2, totalDocsExamined: 2, nReturned: 2