Объектная модель данных. Оосубд
В связи с объектной парадигмой был предложен новый подход, при котором модель данных рассматривается как система типов. Такой подход обеспечивает естественные возможности интеграции баз данных и языков программирования.
Ориентируясь на современное понимание типа данных как носителя свойств, определяющих и состояние экземпляров типа, и их поведение, можно дать следующее определение понятия модели данных (ср. с определением этого понятия, приведенным в п. 2.4.):
Модель данных – это система типов данных, типов связей между ними и допустимых видов ограничений целостности, которые могут быть для них определены.
Стандарт на ООСУБД выработан консорциумом Object Database Management Group (ODMG), состоящим в основном их производителей таких СУБД.
В соответствии со стандартом ODMG, объектная модель данных характеризуется следующими свойствами.
Базовыми примитивами являются объекты и литералы. Каждый объект имеет уникальный идентификатор, литерал не имеет идентификатора.
Объекты и литералы различаются по типу. Все элементы одного типа имеют одинаковый диапазон изменения состояния (множество свойств) и одинаковое поведение (множество определенных операций). Объект, на который можно установить ссылку, называется экземпляром; он хранит определенный набор данных.
Состояние объекта определяется набором значений множества свойств. Этими свойствами могут быть атрибуты объекта или связи между объектом и одним или несколькими другими объектами.
Поведение объекта определяется набором операций, которые могут быть выполнены над объектом или самим объектом. Операции могут иметь список входных и выходных параметров строго определенного типа. Каждая операция может также возвращать типизированный результат.
База данных хранит объекты, позволяя совместно использовать их различным пользователям и приложениям. База данных основана на схеме данных, определяемой языком определения данных, и содержит экземпляры типов, определенных схемой.
Каждый тип имеет внешнюю спецификацию и одну или несколько реализаций. Спецификация определяет внешние характеристики типа: пользователю для работы с объектом предоставляется набор операций и набор атрибутов объекта, при помощи которых можно работать с реальными экземплярами. Реализация определяет внутреннее содержание объектов, например операции.
Тип также является объектом. ООСУБД обслуживает множество баз данных, каждая из которых содержит определенное множество типов. В базах данных могут содержаться объекты соответствующего типа из этого множества. Тип имеет набор свойств, а объект характеризуется состоянием в зависимости от значения каждого свойства. Операции, определяющие поведение типа, едины для всех объектов одного типа. Свойство едино для всего типа, а все объекты типа также имеют одинаковый набор свойств. Значение свойства относится к конкретному объекту.
Таким образом, одним из принципиальных отличий объектных баз данных от реляционных является возможность создания и использования новых типов данных.
Основные элементы ООСУБД представлены на рис.36., а применение базовых понятий объектной модели в ООСУБД на рис.37.
Замечание 1. Очевидно родство понятия класса объектно-ориентированной парадигмы программирования и понятия типа объектно-ориентированной технологии баз данных.
Замечание 2. Напомним, что термин объект в РСУБД обозначает либо тип объектов, либо экземпляр типа объектов. В ООСУБД и тип, и экземпляр типа являются объектами.
Стандартный механизм объектно-ориентированного программирования — наследование, реализуется в ООСУБД путем поддержки иерархии супертипов (родительских типов) и подтипов (типов-потомков). Как правило, в ООСУБД для объектов, которые предполагается хранить в базе (постоянные объекты), требуется, чтобы их предком был конкретный базовый тип, определяющий все основные операции взаимодействия с сервером баз данных. Поэтому для создания своего типа необходимо унаследовать свойства любого имеющегося типа, наиболее подходящего по своему поведению и состоянию к типу, который требуется получить, расширить недостающие операции и атрибуты и переопределить, по необходимости, уже имеющиеся.
Пример на рис.38. иллюстрирует возможность наследования типа «Человек», который может быть «Мужчиной», «Женщиной», «Взрослым» или «Ребенком». Соответственно, возможны попарные пересечения этих типов. Каждый из этих типов может иметь свой набор свойств и операций. Любой объект типа Мужчина, Женщина, Взрослый или Ребенок является объектом типа Человек. Аналогично объект подтипа МужчинаВзрослый, полученного наследованием типов Мужчина и Взрослый, является человеком, мужского пола, взрослым и, соответственно, может пользоваться свойствами и операциями всех своих супертипов.
Идея, положенная в основу ООСУБД, состоит в том, что лучший способ обеспечить возможность долговременного хранения объектов — это реализовать долговременное хранение объектов, используемых в объектно-ориентированных языках программирования, таких как Си++. Поэтому ООСУБД часто называют системами долговременного хранения на базе языков программирования. Однако ООСУБД — это нечто больше, чем язык программирования с добавленными возможностями долговременного хранения. Исторически сложилось так, что объектно-ориентированные СУБД создавались в расчете на рынок приложений, где крайне важны такие функции, как быстрый доступ с возможностями навигации, поддержка версий и обработка транзакций, предполагающих выполнение последовательности операций в базе данных. Таким образом, объектно-ориентированные СУБД поддерживают приложения, обладающие такими возможностями, как поддержка долговременного хранения объектов, созданных в разных языках программирования, распределение данных, улучшенные модели обработки транзакций, поддержка версий, динамическая генерация новых типов.
Рис.36. Основные элементы ООСУБД
Рис.37. Применение базовых понятий объектной модели в ООСУБД
Рис.38. Пример наследования типов