Оглавление
1. Общие понятия объектно-ориентированного подхода и их преломление в ООБД3
2. Потенциал объектно-ориентированных баз данных. 6
3. Объектно-ориентированные модели данных. 9
4. Языки программирования систем ООБД и языки запросов. 11
5.1 Ограничения систем постоянного хранения.18
5.2 Ограничения систем баз данных.19
Список использованной литературы:21
Возникновение направления объектно-ориентированных баз данных (ООБД) определялось, прежде всего, потребностями практики: необходимостью разработки сложных информационных прикладных систем, для которых технология предшествующих систем баз данных не была вполне удовлетворительной.
Конечно, ООБД возникли не на пустом месте. Соответствующий базис обеспечивался как предыдущими работами в области баз данных, так и давно развивающимися направлениями языков программирования с абстрактными типами данных и объектно-ориентированных языков программирования.
Что касается связи с предыдущими работами в области баз данных, то наиболее сильное влияние на работы в области ООБД оказали проработки реляционных СУБД и следующего хронологически за ними семейства БД, в которых поддерживалось управление сложными объектами. Эти работы обеспечили структурную основу организации OOБД.
1. Общие понятия объектно-ориентированного подхода и их преломление в ООБД
Принципиальное различие между структурным и объектно-ориентированным подходом заключается в способе декомпозиции системы. Объектно-ориентированный подход использует объектную декомпозицию, при этом статическая структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами. Каждый объект системы обладает своим собственным поведением, моделирующим поведение объекта реального мира.
В наиболее общей и классической постановке объектно-ориентированный подход базируется на концепциях:
· объекта и идентификатора объекта;
· атрибутов и методов;
· классов;
· иерархии и наследования классов.
Любая сущность реального мира в объектно-ориентированных языках и системах моделируется в виде объекта. Любой объект при своем создании получает генерируемый системой уникальный идентификатор, который связан с объектом во все время его существования и не меняется при изменении состояния объекта.
Каждый объект имеет состояние и поведение. Состояние объекта - набор значений его атрибутов. Поведение объекта - набор методов (программный код), оперирующих над состоянием объекта. Значение атрибута объекта - это тоже некоторый объект или множество объектов. Состояние и поведение объекта инкапсулированы в объекте; взаимодействие между объектами производится на основе передачи сообщений и выполнении соответствующих методов.
Множество объектов с одним и тем же набором атрибутов и методов образует класс объектов. Объект должен принадлежать только одному классу (если не учитывать возможности наследования, см. следующий абзац). Допускается наличие примитивных предопределенных классов, объекты-экземляры которых не имеют атрибутов: целые, строки и т.д. Класс, объекты которого могут служить значениями атрибута объектов другого класса, называется доменом этого атрибута.
Допускается порождение нового класса на основе уже существующего класса - наследование. В этом случае новый класс, называемый подклассом существующего класса (суперкласса) наследует все атрибуты и методы суперкласса. В подклассе, кроме того, могут быть определены дополнительные атрибуты и методы. Различаются случаи простого и множественного наследования. В первом случае подкласс может определяться только на основе одного суперкласса, во втором случае суперклассов может быть несколько. Если в языке или системе поддерживается единичное наследование классов, набор классов образует древовидную иерархию. При поддержании множественного наследования классы связаны в ориентированный граф с корнем, называемый решеткой классов. Объект подкласса считается принадлежащим любому суперклассу этого класса.
Одной из более поздних идей объектно-ориентированного подхода является идея возможного переопределения атрибутов и методов суперкласса в подклассе (перегрузки методов). Эта возможность увеличивает гибкость, но порождает дополнительную проблему: при компиляции объектно-ориентированной программы могут быть неизвестны структура и программный код методов объекта, хотя его класс (в общем случае - суперкласс) известен. Для разрешения этой проблемы применяется так называемый метод позднего связывания, означающий, по сути дела, интерпретационный режим выполнения программы с распознаванием деталей реализации объекта во время выполнения посылки сообщения к нему. Введение некоторых ограничений на способ определения подклассов позволяет добиться эффективной реализации без потребностей в интерпретации.
Специфика применения объектно-ориентированного подхода для организации и управления БД потребовала уточненного толкования классических концепций и некоторого их расширения. Это определяется потребностями долговременного хранения объектов во внешней памяти, ассоциативного доступа к объектам, обеспечения согласованного состояния ООБД в условиях мультидоступа и тому подобных возможностей, свойственных базам данных. Выделяются три аспекта, отсутствующие в традиционной парадигме, но требующиеся в ООБД.
Первый аспект касается потребности в средствах спецификации знаний при определении класса (ограничений целостности, правил дедукции и т.п.) Второй аспект - потребность в механизме определения разного рода семантических связей между объектами вообще говоря разных классов. Фактически это означает требование полного распространения на ООБД средств семантического моделирования данных. Потребность в использовании абстракции ассоциирования отмечается и в связи с использовании ООБД в сфере автоматизированного проектирования и инженерии. Наконец, третий аспект связан с пересмотром понятия класса. В контексте ООБД оказывается более удобным рассматривать класс как множество объектов данного типа, т.е. одновременно поддерживать понятия и типа и класса объектов.
2. Потенциал объектно-ориентированных баз данных
Объектно-ориентированный язык программирования обеспечивает средства для того, чтобы создавать классы, описывающие объекты, создавать объекты, формировать иерархии наследования и вызывать методы для доступа к определенным объектам. По аналогии с этим, объектно-ориентированная система баз данных должна обеспечивать такие же средства. Но, кроме того, являясь системой баз данных, она должна обеспечивать стандартные средства, свойственные современным системам баз данных, в том числе реляционным, включая возможности непроцедурных запросов для выборки объектов, автоматическую оптимизацию и обработку запросов, динамическое изменение схемы (изменение определений классов и структуры наследования), автоматическое управление методами доступа (например, индексное B+-дерево, расширяемая хэш-таблица, сортировка и т.д.) для повышения эффективности обработки запросов, автоматическое управление транзакциями, одновременный доступ, восстановление после сбоев системы, безопасность и авторизацию. Языки программирования ориентированы на одного пользователя и сравнительно малые базы данных, системы баз данных - на большое число пользователей и очень большие базы данных, поэтому производительность, безопасность, авторизация, параллельный доступ и динамические изменения схем превращаются в важные вопросы. Кроме того, системы баз данных используются для сопровождения критичных данных, поэтому важны и управление транзакциями и восстановление.
Поскольку система баз данных является системным программным обеспечением, функции которого вызываются приложением, написанным на определенных базовых языках, можно выделить два различных подхода к проектированию ООБД. Первый состоит в хранении и управлении объектами, созданными программами, которые написаны на конкретных объектно-ориентированных языках, в частности, на С++ или Smalltalk Конечно, для этого можно использовать и РБД. Однако такие базы данных ничего не знают об объектах, методах и наследовании. Поэтому необходимо написать "менеджер объектов" или "объектно-ориентированный слой" для управления методами и наследованием и для трансляции объектов в кортежи отношений. Но менеджер объектов вместе с РБД и дают ООБД (конечно, с низкой производительностью).
Другой подход предоставляет доступ к объектно-ориентированным средствам пользователям традиционных языков. Этот подход, по сути, превращает такие языки, как С, FORTRAN, COBOL и т.д., в объектно-ориентированные языки. Спроектированные таким образом ООБД могут использоваться для хранения и управления объектами, созданными программами, написанными и на объектно-ориентированных языках. Хотя для отображения таких объектов в объекты базы данных также нужен программный слой, он намного проще, чем менеджер объектов, требуемый РБД.
Поскольку С++, несмотря на его растущую популярность, не единственный язык программирования, который используют или будут использовать разработчики приложений баз данных, и между языком и базой данных есть существенный разрыв, второй подход является более практичным. Но и независимо от подхода, ООБД, сделанные правильно, приводят к квантовому переходу в продуктивность разработчиков приложений баз данных и даже в эффективность самих приложений.