面向对象的数据库系统-zhangbl课件

面向对象的数据库系统面向对象的数据库系统1内容概要面向对象数据库系统简介OO-DBMS的特色功能面向对象数据库的实现途径内容概要面向对象数据库系统简介OO-DBMS的特色功能面向2面向对象的数据库系统

面向对象数据库=面向对象概念+数据库功能OO-DBMS=OO数据模型+DBMS

面向对象的数据库系统面向对象数据库=面向对象概3数据模型

数据模型是对现实世界数据特征的模拟和抽象，最终使数据能被计算机识别并处理。

数据在数据库中抽象表示过程如右

概念模型：一个中间层，不涉及信息在计算机的表示，只描述人们关心的信息结构。典型的：实体联系模型，简称E-R图

逻辑模型：DBMS支持的数据模型，有层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型数据模型数据模型是对现实世界数据特征的模拟4面向对象的数据模型

概念：对象、类、继承性、对象标识和对象包含对象标识（OID）：面向对象数据库中的每个对象都有一个唯一的不变的标识。

特点：永久持久性

独立于值的，系统全局唯一的

利用对象标识一些对象可以包含和引用其他对象，从而形成复合对象，所以它形成复合对象操作的基础。

该数据模型最大的优势：支持对象嵌套，递归。支持复杂对象和复杂对象行为等的描述。面向对象的数据模型概念：对象、类、继承性、5OO-DBMS功能介绍具有DBMS的基本功能1数据库的定义功能

DBMS提供数据定义语言DDL(ODL)来定义和创建数据库模式、外模式和内模式等数据库对象，并包含数据的完整性约束和保密限制等约束。2数据库的操作DBMS提供数据操作语言DML(OML或OQL)实现对数据操作。基本操作两类：检索(查询)和更新（增、删、改）。3数据库的运行控制和管理

包括事务管理、数据的安全性和完整性检查、并发控制、数据库的恢复等。除此之外，OO-DBMS还具备另外一些特有功能。4数据库的维护

OO-DBMS功能介绍具有DBMS的基本功能6OO-DBMS特色功能/主要特性模式演进版本管理处理长事务和嵌套事务OO-DBMS特色功能/主要特性模式演进71模式演进定义：

面向对象数据库的模式是若干类定义的集合。模式为适应需求的变化而随时间的变化称为模式演进。

面向对象数据库的模式演进包括改变类的定义和改变类的继承结构，如增加或删除一个类，修改类中的属性和操作。实际意义：现实应用中，很多系统设计随时间的推移，需要动态地修改或扩展数据模式。1模式演进定义：8

模式演进的规则模式的演进必须保持模式一致性。模式一致性是指模式自身内部不能出现矛盾和错误。它由模式一致性约束刻画。

模式一致性约束包含以下：(1)唯一性约束：一个模式中所有名字唯一(2)存在性约束：显示引用的成分必须存在(3)子类型约束：

子类与父类联系不能有环

不能从多继承中带来任何冲突

若只支持单继承，则子类的单一超类必须加以标明模式演进的规则模式的演进必须保持模式9模式演进的实现

采用转换的机制来实现模式演进，指将已有对象根据新的模式结构进行转换以满足新模式的定义。

根据转换发生的时间可有两种转换方式：

立即转换方式。一旦模式变化立即执行所有变换；

延迟转换方式。模式变化后不立即执行，延迟到低层数据库载入，或者延迟到该对象被存取时才执行转换。

多模式版本方式。当修改模式时，建立一个数据库模式版本，保留旧模式版本。模式演进的实现 采用转换的机制来实现模式演进，指将已有对象102版本管理

实现基础：OID可唯一标识对象，以及对象的版本。2.1

版本集合的管理

版本间的关系：

1)时间上的先后关系。一般由版本号反映。2)派生关系。如下图示：

2版本管理实现基础：OID可唯一标识对象，以11版本管理2.2版本的引用机制

在支持多版本的系统中，一个对象实际上只是一个虚的、逻辑上的概念。因此，就提出了对对象及其版本的引用。

一般由两种引用：

静态引用：引用关系直接指向某个对象的特定版本

动态引用：引用关系指向某个对象、没确定是哪个版本。2.3版本的分类

发行版本和临时版本版本管理2.2版本的引用机制123长事务和嵌套事务

事务指作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作，要么完整地执行，要么完全不执行。

特性：ACID原子性、一致性、隔离性和持久性

传统事务模式处理长事务时存在两个缺点：

冲突事物间长期等待（串行性、隔离性）

系统故障时数据库更新全部撤销（原子性）

一个长事务可看作是一些短事务的集合。将短事务作为并发控制和恢复的基本单位。这样用户能减少锁粒度（把长事务锁变为短事务锁），实现不同长事务的并发操作和长事务部分撤销。3长事务和嵌套事务事务指作为单个逻辑工13长事务和嵌套事务

嵌套事务本质也是一种长事务。一个嵌套事务可能包含许多子事务。嵌套的事务可形成一种树结构。最顶级的事务是一个根，根下可有一个或多个子事务，子事务还可再嵌套子事务，如此等等。

最终要想提交顶级事务，必须先完成它的所有子事务。

若某个子事务失败，则可选择重做该子事务或者撤销子事务，若子事务被撤销，则它的顶级事务也会被撤销。长事务和嵌套事务 嵌套事务本质也是一种长事务。一个14

面向对象数据库系统的实现途径一般有三条路线：

1对现有的面向对象程序设计语言(OOPL)扩充，使之能处理数据库，从而形成OODBSODMG标准扩充C++成为持久化语言，形成OODBS

典型产品ObjectStore、Ontos等2以关系数据库和SQL为基础，把面向对象技术融入数据库系统，形成ORDBSSQL3标准支持ORDBS模型

典型产品Oracle8、DB2等3建立新的面向对象数据库系统OODBS（产品O2）面向对象数据库系统的实现途径一般有三条路线：15扩充OOPL的OODBS

以一种已有的面向对象程序设计语言，例如C++或Java为基础，增加数据库功能，使之能处理持久数据且实现数据共享。

优点：支持复杂对象表示，完全支持面向对象编程

适合复杂数据，简单查询的应用

缺点：不支持SQL语言，不能和现有的数据库结合起来，扩展性和通用性受限扩充OOPL的OODBS 以一种已有的面向对象程序设16对象-关系数据库ORDBS

它是在关系数据库系统的基础上，从SQL语言出发，引入复合类型、继承性、引用类型等面向对象的概念。从而部分支持OO模型。

优点：既有面向对象的特性，又支持关系数据库

适合复杂数据、复杂查询的应用

缺点：面向对象技术与关系数据库结合，它们之间的转换会造成性能降低。很多新的复杂对象不能处理。对象-关系数据库ORDBS 它是在关系数据库17OODBS与ORDBS主要区别比较准则OODBSORDBS定义准则ODMGSQL3对大对象的处理有限完全可以

数据结构“对象”为主，可表示“关系”“关系”为主，可表示“对象”数据联系显示联系

OID隐式联系

主键

数据库语言面向对象的语言扩充无完善的数学基础

第四代语言

基础理论严密而成熟

通用性

不强很强OODBS与ORDBS主要区别比较准则OODBSORD18谢谢

欢迎批评指正

谢谢

欢迎批评19面向对象的数据库系统面向对象的数据库系统20内容概要面向对象数据库系统简介OO-DBMS的特色功能面向对象数据库的实现途径内容概要面向对象数据库系统简介OO-DBMS的特色功能面向21面向对象的数据库系统

面向对象数据库=面向对象概念+数据库功能OO-DBMS=OO数据模型+DBMS

面向对象的数据库系统面向对象数据库=面向对象概22数据模型

数据模型是对现实世界数据特征的模拟和抽象，最终使数据能被计算机识别并处理。

数据在数据库中抽象表示过程如右

概念模型：一个中间层，不涉及信息在计算机的表示，只描述人们关心的信息结构。典型的：实体联系模型，简称E-R图

逻辑模型：DBMS支持的数据模型，有层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型数据模型数据模型是对现实世界数据特征的模拟23面向对象的数据模型

概念：对象、类、继承性、对象标识和对象包含对象标识（OID）：面向对象数据库中的每个对象都有一个唯一的不变的标识。

特点：永久持久性

独立于值的，系统全局唯一的

利用对象标识一些对象可以包含和引用其他对象，从而形成复合对象，所以它形成复合对象操作的基础。

该数据模型最大的优势：支持对象嵌套，递归。支持复杂对象和复杂对象行为等的描述。面向对象的数据模型概念：对象、类、继承性、24OO-DBMS功能介绍具有DBMS的基本功能1数据库的定义功能

DBMS提供数据定义语言DDL(ODL)来定义和创建数据库模式、外模式和内模式等数据库对象，并包含数据的完整性约束和保密限制等约束。2数据库的操作DBMS提供数据操作语言DML(OML或OQL)实现对数据操作。基本操作两类：检索(查询)和更新（增、删、改）。3数据库的运行控制和管理

包括事务管理、数据的安全性和完整性检查、并发控制、数据库的恢复等。除此之外，OO-DBMS还具备另外一些特有功能。4数据库的维护

OO-DBMS功能介绍具有DBMS的基本功能25OO-DBMS特色功能/主要特性模式演进版本管理处理长事务和嵌套事务OO-DBMS特色功能/主要特性模式演进261模式演进定义：

面向对象数据库的模式是若干类定义的集合。模式为适应需求的变化而随时间的变化称为模式演进。

面向对象数据库的模式演进包括改变类的定义和改变类的继承结构，如增加或删除一个类，修改类中的属性和操作。实际意义：现实应用中，很多系统设计随时间的推移，需要动态地修改或扩展数据模式。1模式演进定义：27

模式演进的规则模式的演进必须保持模式一致性。模式一致性是指模式自身内部不能出现矛盾和错误。它由模式一致性约束刻画。

模式一致性约束包含以下：(1)唯一性约束：一个模式中所有名字唯一(2)存在性约束：显示引用的成分必须存在(3)子类型约束：

子类与父类联系不能有环

不能从多继承中带来任何冲突

若只支持单继承，则子类的单一超类必须加以标明模式演进的规则模式的演进必须保持模式28模式演进的实现

采用转换的机制来实现模式演进，指将已有对象根据新的模式结构进行转换以满足新模式的定义。

根据转换发生的时间可有两种转换方式：

立即转换方式。一旦模式变化立即执行所有变换；

延迟转换方式。模式变化后不立即执行，延迟到低层数据库载入，或者延迟到该对象被存取时才执行转换。

多模式版本方式。当修改模式时，建立一个数据库模式版本，保留旧模式版本。模式演进的实现 采用转换的机制来实现模式演进，指将已有对象292版本管理

实现基础：OID可唯一标识对象，以及对象的版本。2.1

版本集合的管理

版本间的关系：

1)时间上的先后关系。一般由版本号反映。2)派生关系。如下图示：

2版本管理实现基础：OID可唯一标识对象，以30版本管理2.2版本的引用机制

在支持多版本的系统中，一个对象实际上只是一个虚的、逻辑上的概念。因此，就提出了对对象及其版本的引用。

一般由两种引用：

静态引用：引用关系直接指向某个对象的特定版本

动态引用：引用关系指向某个对象、没确定是哪个版本。2.3版本的分类

发行版本和临时版本版本管理2.2版本的引用机制313长事务和嵌套事务

事务指作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作，要么完整地执行，要么完全不执行。

特性：ACID原子性、一致性、隔离性和持久性

传统事务模式处理长事务时存在两个缺点：

冲突事物间长期等待（串行性、隔离性）

系统故障时数据库更新全部撤销（原子性）

一个长事务可看作是一些短事务的集合。将短事务作为并发控制和恢复的基本单位。这样用户能减少锁粒度（把长事务锁变为短事务锁），实现不同长事务的并发操作和长事务部分撤销。3长事务和嵌套事务事务指作为单个逻辑工32长事务和嵌套事务

嵌套事务本质也是一种长事务。一个嵌套事务可能包含许多子事务。嵌套的事务可形成一种树结构。最顶级的事务是一个根，根下可有一个或多个子事务，子事务还可再嵌套子事务，如此等等。

最终要想提交顶级事务，必须先完成它的所有子事务。

若某个子事务失败，则可选择重做该子事务或者撤销子事务，若子事务被撤销，则它的顶级事务也会被撤销。长事务和嵌套事务 嵌套事务本质也是一种长事务。一个33

面向对象数据库系统的实现途径一般有三条路线：

1对现有的面向对象程序设计语言(OOPL)扩充，使之能处理数据库，从而形成OODBSODMG标准扩充C++成为持久化语言，形成OODBS

典型产品ObjectStore、Ontos等2以关系数据库和SQL为基础，把面向对象技术融入数据库系统，形成ORDBSSQL3标准支持ORDBS模型

典型产品Oracle8、DB2等3建立新的面向对象数据库系统OODBS（产品O2）面向对象数据库系统的实现途径一般有三条路线：34扩充OOPL的OODBS