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面向對象數據庫理論設想
[論文關(guān)鍵詞】數據庫 面向對象 數據庫系統
[論文摘要]面向對象數據庫系統是為了滿(mǎn)足新的數據庫應用需要而產(chǎn)生的新一代數據庫系統。討論和設計了面向對象數據庫的理論概念和含義，設計和構建了一個(gè)面向對象的數據庫系統的理論體系。
隨著(zhù)應用的擴展，特別是諸如人工智能等復雜應用的需要，關(guān)系型數據庫已經(jīng)顯得力不從心了，人們迫切希望產(chǎn)生一種新的數據庫解決方案來(lái)適應這些復雜需求。今后，面向對象的數據庫極有可能是數據庫發(fā)展的方向。
1面向對象數據庫模型
1.1核心概念
1.i .1對象與對象標識
對象，是現實(shí)世界中實(shí)體的抽象，是數據和操作的集合，是持久化到數據庫中的最小的存儲單位。
這里的對象其實(shí)與一般的面向對象程序設計語(yǔ)言中的對象并沒(méi)有很大不同。但是，這里的對象是持久性的。數據庫中的對象是數據記錄的最小單位，也就是說(shuō)，數據庫中至少存在一個(gè)對象才有意義。當然，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。
對象標識，指的是唯一標定一個(gè)對象的標志，一個(gè)對象對應一個(gè)標識符。在現實(shí)世界中，對象可能會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移而發(fā)生改變，但對象標識不應該改變，因此，對象標識自對象生成后就不應該再改變，否則無(wú)法使用對象標識唯一確定一個(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，只要其對象標識不同，則兩者是不同的對象。
對象標識一般有以下三種實(shí)現方式川(e}‘一r}sz}:
(1)值標識，使用對象的某一屬性作為其對象標識，不推薦此方式。
(2)名標識，使用一個(gè)名字來(lái)表示標識。推薦此種方式。
(3)內標識，以上兩種方式是由用戶(hù)建立的，而這種方式是由系統內部建立的，不具有任何實(shí)際含義，且只有系統才可以“觀(guān)察”此類(lèi)對象標識。
另外，在對象數據庫中，標識是永久不變的，即具有永久持久性，這和面向對象程序中的對象標識不一樣，面向對象程序中的對象標識只具有對象內持久性。
1. 1.2封裝
抽象是對象的外部界面與內部實(shí)現之間實(shí)行清晰隔離的一種抽象，外部與對象的通信只能通過(guò)消息來(lái)實(shí)現[2)(e3o6-r}s6>。在對象數據庫中，表現為對象的私有和保護成員只能通過(guò)其方法來(lái)查詢(xún)得到，而公有成員可以直接查詢(xún)。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(fǎng)問(wèn)對象的非公有成員。缺點(diǎn)是喪失了傳統關(guān)系數據庫中進(jìn)行即席的、按內容的查詢(xún)，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(lèi)
共享同一屬性和方法集的所有對象構成的對象類(lèi)，一個(gè)對象是一個(gè)類(lèi)的實(shí)例。在數據庫是一種抽象的數據類(lèi)型，相當于關(guān)系數據庫中的一張表。
1. 1.4類(lèi)層次
這里涉及到繼承的概念，即類(lèi)可以繼承類(lèi)，從而具有與父類(lèi)(或稱(chēng)超類(lèi))的所有符合條件(只保護類(lèi)型或公有類(lèi)型)的屬性和方法。這是關(guān)系數據庫中所沒(méi)有的。
1. 1.5消息
指的是對象的方法調用。通過(guò)對象的方法調用可以訪(fǎng)問(wèn)對象的屬性數據和執行業(yè)務(wù)邏輯。這也是關(guān)系數據庫中沒(méi)有的。
1 .2對象與對象標識
1 .2. 1對象結構
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數據，方法集合將用于操作數據。屬性集合即是對象的成員變量，其中又可以分為公有類(lèi)型的成員、私有類(lèi)型的成員和保護類(lèi)型的成員。公有類(lèi)型的成員可以直接使用查詢(xún)語(yǔ)句進(jìn)行查詢(xún)，保護型成員可以在該類(lèi)的子類(lèi)的對象中直接訪(fǎng)問(wèn)，私有類(lèi)型的成員只能在本類(lèi)的對象中訪(fǎng)問(wèn)，外部對象只能通過(guò)實(shí)現定義好的方法(即操作)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。如果沒(méi)有事先定義好的方法，則外部將無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)這些變量的值，這就實(shí)現了對象的封裝性了。在00數據庫中，對象結構同樣分成這兩種集合。
1.2.2對象標識
表示在一個(gè)數據庫中一個(gè)對象僅有一個(gè)唯一不變的標識就是對象標識。這個(gè)標識用來(lái)精確定位一個(gè)對象。在00數據庫中，對象標識是唯一標定這一持久性存儲單元的唯一依據。其它對象或方法訪(fǎng)問(wèn)本對象的屬性和方法必須先找到該對象的對象標識，否則無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)。
1.2.3封裝
即將一個(gè)對象的屬性和方法封裝在對象內部，外部只能通過(guò)對象提供的外部接口進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。這樣就提高了數據的安全性和代碼的重用性。
I.3類(lèi)與類(lèi)層次
相似對象的集合稱(chēng)為類(lèi)，在數據庫中表現為面向對象數據庫模式的集合，它規定了該類(lèi)的對象的數據結構規則和操作規則。在面向對象數據庫中，一個(gè)類(lèi)相當于關(guān)系數據庫中的一張表。它同樣有字段和屬性，甚至還有關(guān)系數據庫表所沒(méi)有的方法。這種思路將使得可以在面向對象數據庫中實(shí)現復雜的邏輯。
類(lèi)層次表現在繼承上，即父類(lèi)和子類(lèi)的層級關(guān)系。這是為了多態(tài)和數據共享的目的。這種思路可以象Java中那樣使用接口和基類(lèi)來(lái)完成設計。
1.4繼承
就像類(lèi)層次中所說(shuō)的，繼承是為了多態(tài)和數據共享的目的，也是面向對象代碼重用的重要機制之一。
I.5滯后聯(lián)編
即實(shí)現了重載的效果，OODBMS不能在編譯時(shí)把操作名聯(lián)編到程序上，必須在運行時(shí)根據需要進(jìn)行抉擇。
1.6對象的嵌套
是一種設計模式—組合。將多個(gè)類(lèi)的對象加人到一個(gè)類(lèi)的屬性中，使之實(shí)現復雜的功能。
2面向對象數據庫語(yǔ)言
ool}B語(yǔ)言用于描述面向對象數據庫模式，說(shuō)明并操作類(lèi)定義和對象實(shí)例。ooDB語(yǔ)言主要包括對象定義語(yǔ)言(ODL)和對象操作語(yǔ)言( OML )，其中對象操作語(yǔ)言又包括一個(gè)重要子集—對象查詢(xún)語(yǔ)言(OQL) t3)。OODB語(yǔ)言一般應該具備下列功能。
2. 1類(lèi)的定義與操作
包括定義、生成、存取、修改和撤銷(xiāo)類(lèi)。其中類(lèi)的定義包括定義類(lèi)的屬性，操作特征、繼承性與約束等。
2. 2操作/方法的定義
面向對象數據庫語(yǔ)言可以用來(lái)定義操作/方法，在操作實(shí)現中，語(yǔ)言的命令可用于操作對象局部數據結構。
2. 3對象的查詢(xún)
OODB語(yǔ)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(xún)部分，OODB語(yǔ)言可以直接查詢(xún)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(guò)發(fā)送消息來(lái)實(shí)現存取、修改與刪除了。通過(guò)發(fā)送消息的查詢(xún)效率可能會(huì )很低，因此對于一些經(jīng)常要查詢(xún)的數據應該盡量定義為公有類(lèi)型。
3面向對象數據庫模式
3. 1模式的一致性
(1)唯一性約束:即同一模式中所有類(lèi)的名字必須唯一、類(lèi)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(lèi)必須在模式中定義、某操作代碼中調用的操作不需給出說(shuō)明、每一個(gè)說(shuō)明的操作必須存在一個(gè)現實(shí)程序。
(3)子類(lèi)型約束:子類(lèi)和父類(lèi)(或超類(lèi))不能有環(huán)、不能有多繼承(向Java學(xué)習)、單一超類(lèi)必須加以說(shuō)明。
3. 2模式演進(jìn)操作
主要包括以下幾個(gè)部分:
(功類(lèi)集的改變
(2)已有類(lèi)的成分的改變
(3)子類(lèi)/超類(lèi)聯(lián)系的改變
面向對象數據庫將有可能成為以后數據庫發(fā)展的方向。我國目前在操作系統和數據庫系統方面是嚴重的依賴(lài)于他國的，沒(méi)有自己成功的作品(包括商業(yè)上的成功)，特別是在面向對象數據庫領(lǐng)域幾乎是一個(gè)空白。因此，我們有機會(huì )填補這個(gè)空白。
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