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面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫理論設(shè)想
[論文關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)庫 面向?qū)ο蟆 ?shù)據(jù)庫系統(tǒng)
[論文摘要]面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)是為了滿足新的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用需要而產(chǎn)生的新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。討論和設(shè)計(jì)了面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的理論概念和含義，設(shè)計(jì)和構(gòu)建了一個(gè)面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的理論體系。
隨著應(yīng)用的擴(kuò)展，特別是諸如人工智能等復(fù)雜應(yīng)用的需要，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫已經(jīng)顯得力不從心了，人們迫切希望產(chǎn)生一種新的數(shù)據(jù)庫解決方案來適應(yīng)這些復(fù)雜需求。今后，面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫極有可能是數(shù)據(jù)庫發(fā)展的方向。
1面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫模型
1.1核心概念
1.i .1對象與對象標(biāo)識(shí)
對象，是現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體的抽象，是數(shù)據(jù)和操作的集合，是持久化到數(shù)據(jù)庫中的最小的存儲(chǔ)單位。
這里的對象其實(shí)與一般的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言中的對象并沒有很大不同。但是，這里的對象是持久性的。數(shù)據(jù)庫中的對象是數(shù)據(jù)記錄的最小單位，也就是說，數(shù)據(jù)庫中至少存在一個(gè)對象才有意義。當(dāng)然，對象中還可以有對象的屬性，方法等，但一個(gè)對象必須是完整的。
對象標(biāo)識(shí)，指的是唯一標(biāo)定一個(gè)對象的標(biāo)志，一個(gè)對象對應(yīng)一個(gè)標(biāo)識(shí)符。在現(xiàn)實(shí)世界中，對象可能會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生改變，但對象標(biāo)識(shí)不應(yīng)該改變，因此，對象標(biāo)識(shí)自對象生成后就不應(yīng)該再改變，否則無法使用對象標(biāo)識(shí)唯一確定一個(gè)對象了。即使兩個(gè)對象的屬性和方法以及狀態(tài)完全一致，只要其對象標(biāo)識(shí)不同，則兩者是不同的對象。
對象標(biāo)識(shí)一般有以下三種實(shí)現(xiàn)方式川(e}‘一r}sz}:
(1)值標(biāo)識(shí)，使用對象的某一屬性作為其對象標(biāo)識(shí)，不推薦此方式。
(2)名標(biāo)識(shí)，使用一個(gè)名字來表示標(biāo)識(shí)。推薦此種方式。
(3)內(nèi)標(biāo)識(shí)，以上兩種方式是由用戶建立的，而這種方式是由系統(tǒng)內(nèi)部建立的，不具有任何實(shí)際含義，且只有系統(tǒng)才可以“觀察”此類對象標(biāo)識(shí)。
另外，在對象數(shù)據(jù)庫中，標(biāo)識(shí)是永久不變的，即具有永久持久性，這和面向?qū)ο蟪绦蛑械膶ο髽?biāo)識(shí)不一樣，面向?qū)ο蟪绦蛑械膶ο髽?biāo)識(shí)只具有對象內(nèi)持久性。
1. 1.2封裝
抽象是對象的外部界面與內(nèi)部實(shí)現(xiàn)之間實(shí)行清晰隔離的一種抽象，外部與對象的通信只能通過消息來實(shí)現(xiàn)[2)(e3o6-r}s6>。在對象數(shù)據(jù)庫中，表現(xiàn)為對象的私有和保護(hù)成員只能通過其方法來查詢得到，而公有成員可以直接查詢。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是對象被封裝成了自含的單元，對象只接受已定義好的操作，其他對象不能直接訪問對象的非公有成員。缺點(diǎn)是喪失了傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行即席的、按內(nèi)容的查詢，這就不夠方便靈活了，因此，需要做一些改進(jìn)和妥協(xié)。
1 .1 .3類
共享同一屬性和方法集的所有對象構(gòu)成的對象類，一個(gè)對象是一個(gè)類的實(shí)例。在數(shù)據(jù)庫是一種抽象的數(shù)據(jù)類型，相當(dāng)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的一張表。
1. 1.4類層次
這里涉及到繼承的概念，即類可以繼承類，從而具有與父類(或稱超類)的所有符合條件(只保護(hù)類型或公有類型)的屬性和方法。這是關(guān)系數(shù)據(jù)庫中所沒有的。
1. 1.5消息
指的是對象的方法調(diào)用。通過對象的方法調(diào)用可以訪問對象的屬性數(shù)據(jù)和執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯。這也是關(guān)系數(shù)據(jù)庫中沒有的。
1 .2對象與對象標(biāo)識(shí)
1 .2. 1對象結(jié)構(gòu)
包括兩部分，一個(gè)是屬性集合，一個(gè)是方法集合。屬性集合將用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，方法集合將用于操作數(shù)據(jù)。屬性集合即是對象的成員變量，其中又可以分為公有類型的成員、私有類型的成員和保護(hù)類型的成員。公有類型的成員可以直接使用查詢語句進(jìn)行查詢，保護(hù)型成員可以在該類的子類的對象中直接訪問，私有類型的成員只能在本類的對象中訪問，外部對象只能通過實(shí)現(xiàn)定義好的方法(即操作)進(jìn)行訪問。如果沒有事先定義好的方法，則外部將無法訪問這些變量的值，這就實(shí)現(xiàn)了對象的封裝性了。在00數(shù)據(jù)庫中，對象結(jié)構(gòu)同樣分成這兩種集合。
1.2.2對象標(biāo)識(shí)
表示在一個(gè)數(shù)據(jù)庫中一個(gè)對象僅有一個(gè)唯一不變的標(biāo)識(shí)就是對象標(biāo)識(shí)。這個(gè)標(biāo)識(shí)用來精確定位一個(gè)對象。在00數(shù)據(jù)庫中，對象標(biāo)識(shí)是唯一標(biāo)定這一持久性存儲(chǔ)單元的唯一依據(jù)。其它對象或方法訪問本對象的屬性和方法必須先找到該對象的對象標(biāo)識(shí)，否則無法訪問。
1.2.3封裝
即將一個(gè)對象的屬性和方法封裝在對象內(nèi)部，外部只能通過對象提供的外部接口進(jìn)行訪問。這樣就提高了數(shù)據(jù)的安全性和代碼的重用性。
I.3類與類層次
相似對象的集合稱為類，在數(shù)據(jù)庫中表現(xiàn)為面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫模式的集合，它規(guī)定了該類的對象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)則和操作規(guī)則。在面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫中，一個(gè)類相當(dāng)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的一張表。它同樣有字段和屬性，甚至還有關(guān)系數(shù)據(jù)庫表所沒有的方法。這種思路將使得可以在面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯。
類層次表現(xiàn)在繼承上，即父類和子類的層級(jí)關(guān)系。這是為了多態(tài)和數(shù)據(jù)共享的目的。這種思路可以象Java中那樣使用接口和基類來完成設(shè)計(jì)。
1.4繼承
就像類層次中所說的，繼承是為了多態(tài)和數(shù)據(jù)共享的目的，也是面向?qū)ο蟠a重用的重要機(jī)制之一。
I.5滯后聯(lián)編
即實(shí)現(xiàn)了重載的效果，OODBMS不能在編譯時(shí)把操作名聯(lián)編到程序上，必須在運(yùn)行時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行抉擇。
1.6對象的嵌套
是一種設(shè)計(jì)模式—組合。將多個(gè)類的對象加人到一個(gè)類的屬性中，使之實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能。
2面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫語言
ool}B語言用于描述面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫模式，說明并操作類定義和對象實(shí)例。ooDB語言主要包括對象定義語言(ODL)和對象操作語言( OML )，其中對象操作語言又包括一個(gè)重要子集—對象查詢語言(OQL) t3)。OODB語言一般應(yīng)該具備下列功能。
2. 1類的定義與操作
包括定義、生成、存取、修改和撤銷類。其中類的定義包括定義類的屬性，操作特征、繼承性與約束等。
2. 2操作/方法的定義
面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫語言可以用來定義操作/方法，在操作實(shí)現(xiàn)中，語言的命令可用于操作對象局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
2. 3對象的查詢
OODB語言可以用于操作(包括生成、存取、修改與刪除)實(shí)例對象。對于對象的存取—查詢部分，OODB語言可以直接查詢對象個(gè)公有成員而不必向每一個(gè)對象“—單”發(fā)送消息。而對于非公有成員，則只能通過發(fā)送消息來實(shí)現(xiàn)存取、修改與刪除了。通過發(fā)送消息的查詢效率可能會(huì)很低，因此對于一些經(jīng)常要查詢的數(shù)據(jù)應(yīng)該盡量定義為公有類型。
3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫模式
3. 1模式的一致性
(1)唯一性約束:即同一模式中所有類的名字必須唯一、類中屬性名和方法名必須唯一。
(2)存在性約束:每個(gè)被引用的類必須在模式中定義、某操作代碼中調(diào)用的操作不需給出說明、每一個(gè)說明的操作必須存在一個(gè)現(xiàn)實(shí)程序。
(3)子類型約束:子類和父類(或超類)不能有環(huán)、不能有多繼承(向Java學(xué)習(xí))、單一超類必須加以說明。
3. 2模式演進(jìn)操作
主要包括以下幾個(gè)部分:
(功類集的改變
(2)已有類的成分的改變
(3)子類/超類聯(lián)系的改變
面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫將有可能成為以后數(shù)據(jù)庫發(fā)展的方向。我國目前在操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)方面是嚴(yán)重的依賴于他國的，沒有自己成功的作品(包括商業(yè)上的成功)，特別是在面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫領(lǐng)域幾乎是一個(gè)空白。因此，我們有機(jī)會(huì)填補(bǔ)這個(gè)空白。
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