Презентация на тему: Объектные базы данных

Кафедра информационных систем ПРЕЗЕНТАЦИЯ ОБЪЕКТНЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ

ОБЪЕКТНЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ (ОБД) ИСТОКИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОБД. ОБД стали разрабатываться с середины 80-х годов в основном для поддержки приложений САПР. Сложные структуры данных систем автоматизированного проектирования оказалось очень удобно оформлять в виде объектов, а технические чертежи проще хранить в БД, чем в файлах. Это позволяет обойтись без декомпозиции графических структур на элементы и записи их в файлы после завершения работы с чертежом, выполнения обратной операции при внесении любого изменения. ОБД хорошо соответствовали подобным задачам, и эволюция многих ОБД началась именно с рынка САПР. Этим объясняются другие их особенности: 1) проектирование ОБД для поддержки небольших рабочих групп ( порядка 10 человек); 2)Обработка с помощью ОБД немногочисленных, но продолжительных транзакций; 3)ОБД- одни из первых продуктов входящих в распределенные архитектуры клиент/сервер при достаточной обеспеченности клиентов ресурсами. Таким образом, ОБД появились на свет с возникновением насущной потребности решать задачи, связанные с обработки и хранением сложных многосвязных данных, а также слабоструктурированной и неструктурированной информации ( текст, изображение, музыка) требующей специфической обработки. С развитием объектной технологии постепенно развивались объектно- ориентированные базы данных (ООБД). Что же такое объектные базы данных? Термин объект – « нечто, имеющее четко определенные границы». Основная идея – объект как еденица информации Объектные базы данных (ОБД) – это базы данных, позволяющие хранить полноценные объекты, не сводимые к некоторому заданному внутреннему формату. Объектная база данных (ОБД) – это база данных, построенная на так называемом объектно– ориентированном подходе к структуре БД, который предполагает, что при разработке программы должны быть определены классы используемых в программе объектов и построены их описания, затем созданы экземпляры необходимых объектов и определено взаимодействие между ними. Объектно- ориентированная база данных (ООБД) – это база данных, в которой данные оформлены в виде объектов, включающих прикладные программы, которые управляются внешними событиями. Большинство ООБД представляют собой библиотеку, процедуры управления данными, которые включаются в прикладную программу.

ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ОБД Основные свойства объектной модели: Базовыми примитивами являются объекты и литералы. Каждый объект имеет уникальный идентификатор. Литерал не имеет идентификатора. Объекты и литералы различаются по их типу (рис. 1). 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 (хранит какие-либо данные). Состояние объекта определяется набором значений, реализуемых множеством 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, причем каждый из них строго определенного типа. Каждая операция может также возвращать типизированный результат. База данных хранит объекты, позволяя их совместно использовать различным пользователям и приложениям. Методы ОБД – это программный код, привязанный к конкретному классу и применимый к объектами этого класса. В ОБД О2 определение метода происходит в два этапа. Сначала обявляется его имя, типы и классы аргументов и тип и класс результата. Методы могут быть публичными ( доступными из объектов других классов) или приватными (доступными внутри данного класса). На втором этапе определяется реализация класса на одном из языков программирования О2.

ТИП И СТРУКТУРА ДАННЫХ ОБЬЪЕКТНОЙ МОДЕЛИ ДАННЫХ Объектная модели данных база данных – это набор объектов произвольного типа. В объектной модели данных вводятся две разновидности типов: литеральные и объектные типы. Литеральные типы данных – это обычные типы данных, принятые в традиционных языках программирования. Они подразделяются на базовые скалярные числовые типы, символьные и булевские типы (атомарные литералы), конструируемые типы записей (структур) и коллекций. Литеральный тип записи – это традиционный определяемый пользователем структурный тип, подобный структурному типу языка C или типу записи языка Pascal. Отличие состоит лишь в том, что в объектной модели атрибут типа записи может определяться не только на литеральном, но и на объектном типе, т.е. значение литерального типа записи может в качестве компонентов включать объекты. Имеются четыре вида типов коллекций: типы множеств, мультимножеств (неупорядоченные наборы элементов, возможно, содержащие дубликаты), списков (упорядоченные наборы элементов, возможно, содержащие дубликаты) и словарей (множества пар <ключ, значение>, причем все ключи в этих парах должны быть различными). Типом элемента любой коллекции может являться любой скалярный или объектный тип за исключением того же типа коллекции. Объектные типы в объектной модели данных по смыслу ближе всего к понятию класса в объектно-ориентированных языках программирования. Имеются два вида объектных типов. Первый из них называется атомарным объектным типом. Нестрого говоря, при определении атомарного объектного типа указывается его внутренняя структура (набор свойств – атрибутов и связей) и набор операций, которые можно применять к объектам этого типа. Для определения атомарного объектного типа можно использовать механизм наследования, расширяя набор свойств и/или переопределяя существующие и добавляя новые операции. Атрибутами называются свойства объекта, значение которых можно получить по OID объекта. Значениями атрибутов могут быть и литералы, и объекты (т.е. OID), но только тогда, когда не требуется обратная ссылка. Связи – это инверсные свойства. В этом случае значением свойства может быть только объект. Связи определяются между атомарными объектными типами. В объектной модели ODMG поддерживаются только бинарные связи, т.е. связи между двумя типами. Второй вид – это объектные типы коллекций. Как и в случае использования литеральных типов коллекций, можно определять объектные типы множеств, мультимножеств, списков и словарей. Типом элемента объектного типа коллекции может быть любой литеральный или объектный тип за исключением того же типа коллекции. У объектных типов коллекций имеются предопределенные наборы операций. В отличие от литеральных типов коллекций, которые, как и все литеральные типы являются множествами значений, объектные типы коллекций обладают операцией создания объекта, имеющего, как и все объекты, собственный OID.

ОБЪЕКТНАЯ БАЗА ДАННЫХ НА ПРИМЕРЕ СУБД ODB-Jupiter СУБД ODB-Jupiter – это оригинальная разработка научно-производственного центра «Интелтек Плюс» (г. Москва). Основные цели данной разработки: обработка неструктурированной информации, хранение документов сложной Структуры, встроенная поддержка полнотекстового поиска, возможность расширения наборов типов СУБД. Клиентом СУБД может быть как любая программа, использующая клиентскую библиотеку СУБД, так и браузер Интернет. СУБД ODB-Jupiter построена по многоуровневой схеме, в которой можно четко выделить четыре «этажа» – Управление Файлами базы данных, Дескрипторный уровень СУБД, Объектный уровень и Приложение с логикой связи объектов и Логикой связи данных. Управление файлами базы данных - база данных представляет собой хранилище структурированных записей переменной Длины и библиотеку, реализующую набор операций над записями: добавление/чтение/замещение/удаление. На этом уровне решается задача поддержания целостности данных. Каждой записи при добавлении присваивается Уникальный номер – идентификатор, который однозначно определяет положение записи в базе данных. Дескрипторный уровень СУБД – на этом уровне известны имена типов записей, хранящихся в БД и присутствуют методы Для добавления компонентам структурированной записи. Таким образом, возможно оперативно извлекать информацию без Загрузки объекта в оперативную память целиком. Объектный уровень – присутствуют объекты БД, которые взаимодействуют по определенным правилам. Объектный Уровень предоставляет обширный программный интерфейс ООСУБД. Программный интерфейс СУБД собран в одной динамически загружаемой библиотеке. Разработка приложения никак не ограничивается количеством используемых Узлов сети и БД, Внутренняя структура СУБД ODB-Jupiter представлена основными блоками: Файлы БД, Файлы индексов, Библиотека Управления записями, Библиотека управления индексами, Библиотека управления объектами, Библиотека классов (клиента и сервера), Диспетчер транзакций. Внутренний мир ОБД представлен тремя разновидностями объектов: Контейнеры данных, Индексаторы и Пользователи.

УРОВНЕВАЯ СИСТЕМА ODB- Jupiter

СРАВНЕНИЕ ОБЪЕКТНО- ОРИЕНТИРОВАННОЙ СУБД И РЕЛЯЦИОННОЙ СУБД По мнению идеолога СУБД Мэри Луинса актуальность объектного подхода к базам данных состоит в том, Что «модель данных более близка сущностям реального мира. Объекты можно сохранить и использовать непосредственно не раскладывая их по таблицам. Типы данных определяются разработчиком и неограниченны набором предопределенных типов».

СОВРЕМЕННЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ. ОСНОВНЫЕ ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ. POET (компания POET Software) – сравнительно недорогая и скромная по ресурсам ОБД. Одна из ее особенностей – компактность. Ядро базы данных занимает около 1 Мб. Ее можно рекомендовать к Использованию в среде Windows, Windows NT. Необходимо отметить, что БД имеет как собственную среду разработки, Так и средства стыковки интерфейса базы с популярными компиляторами С++ компаний Borland, Microsoft. Программный интерфейс поддерживает Java, Visual Basic, Active|/Х элементы. JASMINE (компания Computer Associate ), наиболее известная ОСУБД. Будучи одной из новейших БД, вобрала в себя Опыт предыдущих работ, добавив много нужных для объектного программирования новшеств. БД снабжена визуальной Средой разработки JASMINE STUDIO, которая отличается удобным и продуманным и понятным интерфейсом. VERSANT (разработка Versant Technologies). С использованием этой программы был реализован ряд крупных проектов ( в первую очередь в области телекоммунникаций). O2 (компания Arden Software) - живая «классика» среди ОБД. Используется в области коммуникаций и систем специального применения. ОСНОВНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ОБД По мнению аналитиков, в настоящее время существует три основных типа приложений, в которых можно с успехом Использовать ОБД. Системы, требующие высокопроизводительного доступа к данным в оперативной памяти ( телекоммуникации) OLTP – системах со сложными данными ( приложения для сферы торговли, финансов, здравоохранения). Приложения, интегрирующие разнородные данные( хранилищ информации или систем поддержки принятия решений DSS), для интеграции унаследованных источников данных с системами клиент/сервер), где они позволяют обойтись без сложных шлюзов и специализированных решений.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ОБД Преимущества: Высокая производительность ( манипулирование сложными данными); Упрощенная модель БД, возможность повторного ее использования, простота организации отношений « многие – комногим». - Масштабируемость ( объекты сохраняются в БД и могут использоваться неоднократно); Целостность (все помещаемые в БД объекты удовлетворяют ее схеме); Надежность и безопасность ( БД возвращается в исправное состояние после программных и системных сбоев; защита от несанкционированного доступа, использование средств аутентификации пользователей); Вычислительная полнота ( способность языка БД своими средствами решать все вычислительные задачи); Независимость данных ( способность изменять схему БД без постоянного доступа к данным); Гибкость, продуктивность, модульность. Эффективное управление компонентами БД . Высокий уровень абстракции . Недостатки: Вынужденная простота БД; Отсутствие единого стандарта БД; Недостаточная безопасность ( пользователи должны постоянно устанавливать и снимать блокировки); Недостаточная оптимизация запросов ( из-за сложных объектов БД имеется отсутствие мощных непроцедурных средств извлечения объектов из БД, все запросы приходится писать на процедурных языках); Отсутствие развития средств манипулирования данными( необходимо расширять ОО- язык в строну управления данными).

ПЕРСПЕКТИВЫ ОБД Существует несколько факторов, позволяющих сделать вывод о достаточно хороших перспективах объектных баз данных: Объектные СУБД – открытые системы. Сравнительно несложно добавить новые типы данных. Сделать это несравненно проще, чем в Oracle, Informix. Это большой плюс, поскольку открытые системы более привлекательны для конкретных пользователей. Большинство производителей ОБД предоставляют визуальные средства создания прикладных программ объектной СУБД. Таким образом , если раньше созданием прикладных программ для ОСУБД занимались в основном «зубры» - Специалисты в С++, Smaltalk, то теперь пользоваться объектными свойствами базы стало намного проще. 4) Бум объектных средств моделирования. Совмещение объектного средства моделирования ОБ естественно в отличии от интеграции такого средства с реляционной БД. 5) Существует много областей, где применение реляционных баз данных нецелесообразно по разным причинам. Например, в прикладных программах САПР, телекоммуникациях встречаются многосвязные данные. Если хранить информацию в реляционной БД, то запросы будут выполняться недостаточно быстро. ОБД имеют отличные перспективы в прикладных задачах САПР, CASE, геодезии, финансах, телекоммуникациях, оборонной промышленности.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !