MongoDB indexes not working when executing $elemMatch?

To implement indexes correctly with $elemMatch, you need to use the concept of explain(). Let us first create a collection with documents −

> db.workingOfIndexesDemo.createIndex({"Information.StudentDetails.StudentName":1},{ sparse : true, background : true } );
{
   "createdCollectionAutomatically" : true,
   "numIndexesBefore" : 1,
   "numIndexesAfter" : 2,
   "ok" : 1
}
> db.workingOfIndexesDemo.insertOne({"Information":{"StudentDetails":{"StudentName":"Chris"}}});
{
   "acknowledged" : true,
   "insertedId" : ObjectId("5e06f94825ddae1f53b621f7")
}
> db.workingOfIndexesDemo.insertOne({"Information":{"StudentDetails":{"StudentName":"David"}}});
{
   "acknowledged" : true,
   "insertedId" : ObjectId("5e06f94f25ddae1f53b621f8")
}
> db.workingOfIndexesDemo.insertOne({"Information":{"StudentDetails":{"StudentName":"Mike"}}});
{
   "acknowledged" : true,
   "insertedId" : ObjectId("5e06f95325ddae1f53b621f9")
}

Following is the query to display all documents from a collection with the help of find() method −

> db.workingOfIndexesDemo.find();

This will produce the following output −

{ "_id" : ObjectId("5e06f94825ddae1f53b621f7"), "Information" : { "StudentDetails" : { "StudentName" : "Chris" } } }
{ "_id" : ObjectId("5e06f94f25ddae1f53b621f8"), "Information" : { "StudentDetails" : { "StudentName" : "David" } } }
{ "_id" : ObjectId("5e06f95325ddae1f53b621f9"), "Information" : { "StudentDetails" : { "StudentName" : "Mike" } } }

Following is the query to execute $elemMatch with explain() in MongoDB −

> db.workingOfIndexesDemo.find({"Information.StudentDetails": { $elemMatch: { "StudentName" : "David"} } } ).explain();

This will produce the following output −

{
   "queryPlanner" : {
      "plannerVersion" : 1,
      "namespace" : "test.workingOfIndexesDemo",
      "indexFilterSet" : false,
      "parsedQuery" : {
         "Information.StudentDetails" : {
            "$elemMatch" : {
               "StudentName" : {
                  "$eq" : "David"
               }
            }
         }
      },
      "winningPlan" : {
         "stage" : "FETCH",
            "filter" : {
               "Information.StudentDetails" : {
                  "$elemMatch" : {
                     "StudentName" : {
                        "$eq" : "David"
                     }
                  }
               }
            },
            "inputStage" : {
               "stage" : "IXSCAN",
               "keyPattern" : {
                  "Information.StudentDetails.StudentName" : 1
               },
               "indexName" : "Information.StudentDetails.StudentName_1",
               "isMultiKey" : false,
               "multiKeyPaths" : {
                  "Information.StudentDetails.StudentName" : [ ]
               },
               "isUnique" : false,
               "isSparse" : true,
               "isPartial" : false,
               "indexVersion" : 2,
               "direction" : "forward",
               "indexBounds" : {
                  "Information.StudentDetails.StudentName" : [
                     "[\"David\", \"David\"]"
                  ]
               }
            }
         },
         "rejectedPlans" : [ ]
      },
      "serverInfo" : {
         "host" : "DESKTOP-QN2RB3H",
         "port" : 27017,
         "version" : "4.0.5",
         "gitVersion" : "3739429dd92b92d1b0ab120911a23d50bf03c412"
      },
   "ok" : 1
}