El problema es que estás enfocando tu estructura de datos de manera muy normalizada, de hecho casi de forma relacional.
MongoDB te permite más libertad a la hora de trabajar con los datos y además te permitirá usar un enfoque de POO mucho más flexible del que se provee en una Base de Datos relacional.
¿Datos normalizados o embebidos?
La primera decisión que tomamos es sobre el diseño de los datos que usaré en mi sistema. Los datos normalizados, tal como los tienes actualmente, intentan separar las diferentes entidades y sus correspondientes dependencias para evitar la duplicidad de información y el exceso de campos inútiles en un documento. En las bases de datos relacionales esta parte puede llegar a ser muy importante ya que las tablas son estructuras muy rígidas que se adaptan a un esquema fijo. En MongoDB, la estructura de los documentos es schemaless (sin esquema), por lo tanto no tenemos la rigidez de una tabla, por el contrario puedo almacenar en una misma colección documentos que no tienen nada que ver unos con otros.
Pero como somos seres que buscamos el orden en el caos, siempre vamos a intentar que nuestros documentos mantengan cierta coherencia y además esto nos permitirá cierta eficiencia al momento de analizar y realizar búsqueda de datos, ya que un esquema en particular nos permitirá crear los índices apropiados. Es allí en donde entra en juego un Modelador de Objetos de Datos (ODM) como Mongoose, que nos va a permitir crear una esquema para nuestros datos.
Los datos embebidos nos ayudan en una situación muy particular: las transacciones. Y es que hasta MongoDB 4.0 no existía forma de realizar transacciones multi-documento de manera nativa, y se tenía que recurrir a sistemas de lógica de aplicación con transacciones en 2 fases. Los datos embebidos no sufren de este problema, ya que toda operación de escritura sobre un único documento es atómica.
Volviendo al tema que nos trajo hasta aquí, una forma de resolver el problema que tienes actualmente (digo una forma, porque existe más de una), sería pensar en roles.
Si bien tus entidades son 3 bien diferenciadas: estudiante
, profesor
, parent
, todos comparten una raíz común (o al menos eso es lo ideal), todos son usuarios de tu sistema.
Así, un usuario puede ser: estudiante
o puede ser parent
o puede ser profesor
. Incluso, nuestra solución nos va a permitir plantear el caso en que exista mezcla entre ellos (un estudiante puede ser preparador en una materia, un profesor puede ser padre de un estudiante, un padre puede estudiar la misma carrera junto con su hijo, un profesor de pregrado puede tomar clases de postgrado, etc.), pero eso va más allá del alcance de la pregunta formulada.
Usando datos embebidos
Si pensamos en datos embebidos, una forma de lograr lo que te propones es la siguiente:
// Esquema de estudiante
const EstudianteSchema = new mongoose.Schema({
matricula: {
type: mongoose.Types.ObjectId,
ref: 'Matricula'
},
cursos: [
{
type: mongoose.Types.ObjectId,
ref: 'Curso'
}
]
});
// Esquema de profesor
const ProfesorSchema = new mongoose.Schema({
afiliacion: {
type: String,
required: true,
unique: true,
index: true
},
cursos: [
{
type: mongoose.Types.ObjectId,
ref: 'Curso'
}
],
nomina: {
type: mongoose.Types.ObjectId,
ref: 'Nomina'
}
});
// Esquema de padre
const ParentSchema = new mongoose.Schema({
hijos: [
{
type: mongoose.Types.ObjectId,
ref: 'Usuario'
}
],
pago: {
type: mongoose.Types.ObjectId,
ref: 'Pago'
}
});
// Esquema de Usuario
const UsuarioSchema = new mongoose.Schema({
firstName: {
type: String,
required: true
},
lastName: {
type: String,
required: true,
},
name: {
type: String,
required: true
},
email: {
type: String,
required: true,
index: true
},
password: {
type: String,
required: true
},
estudiante: {
type: EstudianteSchema
},
profesor: {
type: ProfesorSchema
},
parent: {
type: ParentSchema
}
}, {collection: 'users', timestamps: {createdAt: 'created', updatedAt: 'updated'}});
const Usuario = mongoose.model('Usuario', UsuarioSchema);
Ahora es muy sencillo crear una instancia de usuario tipo Estudiante
, Parent
y/o Profesor
. Para esto, lo importante es modelar tu vista para representar correctamente los datos que deseas ingresar a tu sistema.
//ruta que maneja la creación de un usuario
router.route('users')
.post((req, res, next) => {
let user = new Usuario(req.body); // <- el cuerpo de la solicitud contiene los datos exactamente como los tengo implementados en mi esquema de usuario
Usuario.save()
.then(saved => {
console.log(saved);
//..
})
.catch(errorHandler);
});
Para consultar los datos podemos hacer uso de Query string
, al fin y al cabo es la manera idónea de filtrar resultados. Esta parte de la lógica es a tu entera discreción, puedes manejar los filtros de la forma que más se adapte a tus necesidades, yo sólo pondré un ejemplo.
Supongamos que deseo la lista de estudiantes, puedo manejar la siguiente ruta, usando una query string
:
GET /users?type=estudiante
router.route('/users')
.get((req, res, next) => {
let filter = {};
if(req.query && req.query.type) {
filter[req.query.type] = {$exists: true}
}
User.find(filter)
.then(results => {
console.log(results);
//...
})
.catch(errorHandler);
});
Cuando se crea un documento de tipo usuario, el mismo va a tener al menos uno de los tres campos (estudiante
, parent
, profesor
). La consulta anterior me devuelve sólo los documentos que contengan el campo estudiante
. Para esto me he apoyado en el operador de consulta de MongoDB $exists
Esta consulta es muy rígida, ¿qué pasa si deseo la lista de profesores que a la vez son estudiantes? Pues debo pensar en otra forma de realizar la consulta. Por ejemplo:
GET /users?estudiante=true&profesor=true
Luego mi controlador puede procesarlo de la siguiente forma:
router.route('/users')
.get((req, res, next) => {
let filter = {};
if(req.query) {
let arr = Object.keys(req.query).map(key => {
let obj = {}
obj[key] = { $exists: req.query[key].toLowerCase() === 'true' ? true : false }
return obj;
});
// sólo agrego el filtro si hay algo que agregar
if(arr.length) {
filter.$and = arr;
}
}
User.find(filter)
.then(results => {
console.log(results);
//...
})
.catch(errorHandler);
});
Esto es más o menos una aproximación a la solución al problema planteado. En este caso no sólo es un cambio en el uso de las rutas, sino un cambio en la estructura de los datos.
En este último ejemplo, estoy usando un código bastante particular para construir el filtro usado en la consulta a la base de datos, básicamente estoy leyendo las claves del objeto req.query
, luego, basado en el valor de cada clave, genero un objeto para cada una de ellas que será incorporado a un array
de objetos, esto con la finalidad de usar el operador $and
de MongoDB, que recibe como parámetro una lista con objetos de condiciones que se deben cumplir.
Las condiciones serán establecidas usando el operador que ya hemos visto: $exists
.
Un ejemplo de dicho código funcionando sería:
// ejemplo de objeto req.query
// se obtiene de una solicitud GET /users?estudiante=true&parent=true
let req = {
query: {
estudiante: 'true',
parent: 'true'
}
}
let filter = {};
if(req.query) {
let arr = Object.keys(req.query).map(key => {
let obj = {}
obj[key] = { $exists: req.query[key].toLowerCase() === 'true' ? true : false }
return obj;
});
// sólo agrego el filtro si hay algo que agregar
if(arr.length) {
filter.$and = arr;
}
}
console.log(filter);
.as-console-wrapper {
min-height: 100%;
top: 0;
}
Edición
En el código anterior había un error al crear el objeto de filtro, sólo se añade el Array
generado si el mismo contiene información, de lo contrario usar un Array
vacío provoca que la consulta no devuelva ningún resultado.
Datos Normalizados
Hasta ahora hemos logrado usar una misma colección para todos los documentos de usuario, independientemente del tipo que representen. Sin embargo podemos vernos en la necesidad de normalizar los datos por razones de escalabilidad o por razones de lógica de aplicación.
Lo cierto es que podemos conservar la misma estructura de datos que tenemos hasta ahora, pero vamos a crear una colección para estudiantes
otra colección para profesores
y otra colección para parents
.
El cambio será en la forma en que relacionamos los datos de usuario con los datos de las entidades diferenciadas. Ya no vamos a incrustarlos dentro de nuestro documento, sino que por el contrario vamos a crear una referencia.
Los esquemas para estos modelos se ven igual que antes, pero ahora, vamos a indicar que cada una se almacenará en una colección de la DB y vamos a crear el modelo de datos para cada esquema.
Por ejemplo:
// Esquema de estudiante
const EstudianteSchema = new mongoose.Schema({
//... datos del esquema
}, {collection: 'estudiantes', timestamps: {createdAt: 'created', updatedAt: 'updated'}}); // <- indico que usará la colección 'estudiantes'
// creo el modelo de datos
const Estudiante = mongoose.model('Estudiante', EstudianteSchema);
// Esquema de profesor
const ProfesorSchema = new mongoose.Schema({
//.. datos el esquema
}, {collection: 'profesores', timestamps: {createdAt: 'created', updatedAt: 'updated'}}); // <- indico que usará la colección 'profesores'
// creo el modelo de datos
const Profesor = mongoose.model('Profesor', ProfesorSchema);
// Esquema de padre
const ParentSchema = new mongoose.Schema({
// ... datos del esquema
}, {collection: 'parents', timestamps: {createdAt: 'created', updatedAt: 'updated'}}); // <- indico que usará la colección 'parents'
// creo el modelo de datos
const Parent = mongoose.model('Parent', ParentSchema);
//ahora puedo crear las referencias en el modelo de Usuario
const UsuarioSchema = new mongoose.Schema({
// .. datos del esquema
estudiante: {
type: mongoose.Types.ObjectId,
ref: 'Estudiante'
},
profesor: {
type: mongoose.Types.ObjectId,
ref: 'Profesor'
},
parent: {
type: mongoose.Types.ObjectId,
ref: 'Parent'
}
}, {collection: 'users', timestamps: {createdAt: 'created', updatedAt: 'updated'}});
const Usuario = mongoose.model('Usuario', UsuarioSchema);
Con esto hemos creado referencias en el modelo Usuario
que apuntan a documentos en las otras colecciones. Ahora necesitamos obtener la información de dichos documentos cuando hacemos una consulta a la colección de usuarios.
Nos podemos apoyar en el método populate()
del objeto Model
de Mongoose.
Por ejemplo, teniendo la misma ruta que creamos anteriormente, podemos añadir una condición luego de obtener la lista filtrada de documentos.
Para ello necesitamos construir una lista de objetos que contendrán las rutas o propiedades a ser llenadas con información de las diferentes colecciones.
Lo podemos hacer así:
router.route('/users')
.get((req, res, next) => {
let filter = {};
if(req.query) {
let arr = Object.keys(req.query).map(key => {
let obj = {}
obj[key] = { $exists: req.query[key].toLowerCase() === 'true' ? true : false }
return obj;
});
// sólo agrego el filtro si hay algo que agregar
if(arr.length) {
filter.$and = arr;
}
}
User.find(filter)
.then(users => {
// ahora que tengo los resultados lleno los campos que necesito con populate
let options = []; // lista que pasaremos al método populate
if(req.query) {
options = Object.keys(req.query).filter(key => {
return req.query[key].toLocaleLowerCase() === 'true' ? true : false;
}).map(path => {return { path };})
}
// usaremos el método populate sólo si se han solicitado estos datos
if(options.length) {
return Usuario.populate(users, options, (error, result) => {
if(error) {
return res.status(500).json({message: 'Error', error: error.message});
}
return res.status(200).json({message: 'OK', users: result});
});
}
return res.status(200).json({message: 'OK', users});
//...
})
.catch(errorHandler);
});
Nuevamente explico un poco el código para la obtención de la lista de opciones. Sabemos que la ruta puede contener los siguiente parámetros:
GET /users?estudiante=true&parent=true
Entonces, necesitamos filtrar (como ya lo hacemos) y luego traer la información relativa a esos campos (estudiante
y parent
) que se encuentra almacenada en otra colección. Por lo tanto la lista de opciones que vamos a pasar al método populate
debe ser de la siguiente forma:
[
{path: 'estudiante'},
{path: 'parent'}
]
Para lograrlo me apoyo en los métodos de los Array
de Javascript: filter
y map
. El primero para filtrar que los campos sean aquellos que ponen true
y la segunda para construir el objeto.
Un ejemplo:
let req = {
query: {
estudiante: 'true',
parent: 'true'
}
}
let options = [];
if(req.query) {
options = Object.keys(req.query).filter(key => {
return req.query[key].toLocaleLowerCase() === 'true' ? true : false;
}).map(path => {return { path };})
}
console.log(options);
.as-console-wrapper {
min-height: 100%;
top: 0;
}
Esta sería una primera implementación usando datos normalizados, la forma en que se construye la consulta es decisión de quien esté diseñando la aplicación.
Uno de los desafíos con esta forma de trabajar es a la hora de realizar operaciones de actualización de datos. Por ejemplo, al momento de crear un usuario, hay que garantizar que tanto el documento de la entidad (o entidades) a la que pertenece el mismo y el documento de usuario que enlaza con esta entidad sean creados. Si algo falla, necesitamos una forma de rechazar los cambios y dejar la información consistente.
Es por ello que a partir de MongoDB 4.0 se introduce la posibilidad de transacciones multi-documento. Sin embargo esto sólo está disponible en versiones de conjunto de réplica (replica set) o a partir de MongoDB 4.2 también en servidores fragmentados (sharded cluster). Pero para bases de datos independientes no es posible usar transacciones, por lo cual hay que recurrir a lógica de transacciones en 2 fases como solución de la aplicación.
Espero que esto te aclare las dudas y te ayude a resolver el problema.