面向对象数据库(第三部分-面向对象数据模型OODM)
面向对象数据库的设计与实现方法
面向对象数据库的设计与实现方法面向对象数据库（Object-Oriented Database，简称OODB）是一种用于存储、管理和操作面向对象数据的数据库系统。
与传统的关系数据库不同，面向对象数据库以对象为中心，将数据和操作进行封装，并支持面向对象的继承、多态等特性。
在本文中，我将介绍面向对象数据库的设计和实现方法。
一、面向对象数据库的设计方法1. 对象模型设计：在设计面向对象数据库时，首先需要进行对象模型设计。
对象模型是对现实世界中的实体进行抽象和建模的过程。
设计者可以使用UML（统一建模语言）或其他建模工具来表示对象之间的关系，包括继承、关联和聚合等。
2. 类定义：在面向对象数据库中，数据存储在对象中，而对象定义了用于访问和操作数据的方法。
因此，设计者需要定义和声明对象的类。
类定义包括属性（数据成员）和方法（行为）。
3. 对象标识和唯一标识符：为了可以唯一地标识一个对象，需要为每个对象定义一个唯一标识符（Object ID）。
对象标识符可以是数字、字符串或其他形式的数据。
在数据库的设计中，需要确保每个对象都有唯一的标识符。
4. 继承与多态：面向对象数据库支持继承和多态的特性。
继承是指一个类从另一个类派生而来并继承其属性和方法。
多态是指同一操作用于不同对象时能产生不同的行为。
设计者需要考虑如何在面向对象数据库中实现继承和多态的功能。
5. 数据一致性：面向对象数据库包含了多个对象，对象之间可能存在关联和约束。
为了保持数据的一致性，设计者需要定义适当的关联和约束条件，并确保这些条件得到满足。
二、面向对象数据库的实现方法1. 数据存储：在面向对象数据库中，数据存储在对象中。
设计者需要选择合适的数据存储和索引结构来支持对象的快速存取。
常见的数据存储结构包括堆、哈希和B树等。
2. 数据查询和操作：面向对象数据库支持丰富的查询和操作语言。
设计者需要为数据库选择合适的查询语言和操作接口。
常见的查询语言包括面向对象的查询语言（如OQL）和结构化查询语言（SQL）。
在数据库中面向对象的数据模型是一种
在数据库中面向对象的数据模型是一种在计算机科学和软件开发中，面向对象编程（OOP）是一种常用的编程范式。
在面向对象编程中，数据和代码被组织成对象的形式，对象是拥有属性和方法的实体。
随着数据库的广泛应用，将面向对象的思想应用于数据库设计也成为了一种趋势，这就是面向对象的数据模型。
面向对象的数据模型（OODM）是一种用于描述数据和操作数据的方法，它将面向对象的思想与数据库结合起来。
与传统的关系型数据库模型相比，面向对象的数据模型更加直观、灵活，能够更好地表达真实世界中的实体和关系。
下面将从几个方面介绍面向对象数据模型的特点和应用。
首先，面向对象的数据模型具有更好的数据抽象能力。
通过将数据和操作数据的方法封装成对象，面向对象的数据模型可以更好地反映真实世界中的实体和关系。
例如，一个学生对象可以具有属性（如姓名、年龄、成绩）和方法（如报名课程、查看成绩），这样可以更好地表示学生实体及其相关操作。
这种抽象能力使得面向对象的数据模型更加容易理解和维护。
其次，面向对象的数据模型支持继承和多态。
继承是面向对象编程中的重要特性，它允许从已有的类派生出新的类，新类可以继承已有类的属性和方法，并可以添加自己的属性和方法。
在面向对象的数据模型中，继承可以用来描述实体之间的关系，例如，可以定义一个父类“动物”，然后通过继承创建子类“狗”和“猫”，子类可以继承父类的属性和方法，并可以添加自己的属性和方法。
多态是面向对象编程的另一个重要特性，它允许不同的对象对相同的消息做出不同的响应。
在面向对象的数据模型中，多态可以用于描述关系之间的多样性，例如，不同类型的动物可以发出相同的声音，但是声音的具体表现形式可能不同。
继承和多态的支持使得面向对象的数据模型更加灵活，能够更好地适应不同的需求和变化。
此外，面向对象的数据模型还支持关联和聚合。
关联是描述实体之间的关联关系，例如，学生与课程之间存在选课关系，可以通过关联来表示这种关系。
聚合是一种特殊的关联关系，它表示整体和部分之间的关系，整体可以包含多个部分。
面向对象数据库
面向对象数据库视图
传统数据库视图从某个特定角度反映数据库，不存储数据，也不占用空间，但可当作实表操作，也称为虚表。 OODBS中的视图具备传统数据库中的功能，每个视图是一个“虚类”，由一个或多个类产生，虽不能产生对象实 例，但可当作对象实例操作。面向对象数据库中所有视图构成一个有向无环图，其基本元素是对象视图类。对象 视图类从模式中源类的某个查询推导产生，它由属性和方法构成，存在继承和合成关系。
安全建模基本框架安全建模本质是利用面向对象建模技术，对现实世界各种安全性引入若干种安全性约束分 类，进行安全性分等，将现实系统中的安全性语义表达成数据库系统支持的安全性模型。在此过程中可能会产生 冲突，引起数据库安全性语义的不一致性，因此，进行一致性检测和解决冲突是必要的。安全建模主要有两个任 务:安全性分等和一致性检查与冲突解决。其中的一致性检查与冲突解决任务由机器完成。安全性分等是由OODB 提供方法，由应用系统设计者(建模者)完成。
面向对象数据库视图实现技术
面向对象数据库中很多操作(如统计、连接查询和视图操作)都能自由访问数据库数据，利用这些操作实现 OODBS视图操作，能降低复杂度并提高效率，但容易破坏对象封装性。为了不破坏对象封装性，我们在对象中设 计一组接口，系统通过这组接口完成视图操作，这样会增加对象复杂性和OODBS设计难度。为了克服这个缺点， 我们对这些接口实行标准化，把它们与数据库中其他对象的服务结合。基于上述条件，我们设计相应类数据结构 和操作实现OODBS视图。
OODBS事务管理技术特点
图1OODBS事务管理子系统如图1所示。其中，锁管理器管理锁表，存放单个活动事务管理锁和等待锁。存储 子系统与锁管理器实施对象上锁操作，事务结束时释放此锁。死锁管理器检测和解除死锁。系统采用时间溢出技 术，即每个申请均有一时间限制，时间溢出则死锁管理器将事务放弃。日志管理记录对象修改日志。相比传统 RDBS，OODBS加锁技术的特点有:加锁逻辑单位是对象而不是类;给一个类对象加锁比给一个关系对象加锁需更多 信息;当一个类实例被加锁时，其超类也被加锁。数据库中被加锁项大小称为粒度。采用粗粒度锁机制时并发程序 开锁代价低，但系统并发行差;采用细粒度锁机制则保证高度并发性，但系统开锁代价大。OODB采用粗粒度加锁 机制同样能达到很高的并行性，加锁的一般是对象，但是如果某一事务要访问同一个类的大多数实例，则对整个 类加锁，既保证可靠性，又降低系统开锁代价。
面向对象数据库设计与实现
面向对象数据库设计与实现引言随着信息时代的发展，各行各业都在积极构建自己的信息系统，以有效地管理和利用企业资源。
而数据库作为信息系统的核心技术之一，其重要性日益凸显。
面向对象数据库是数据库技术的一种重要分支，在特定场景下具有独特的优势。
本文将详细介绍面向对象数据库的设计与实现。
一、面向对象数据库概述面向对象数据库（Object-Oriented Database，简称OODB）是指在数据库中存储、管理和访问对象的一种数据库管理系统。
相比于传统关系型数据库，面向对象数据库具有更强的表达能力和灵活性。
它能够存储和处理更加复杂的数据结构，以及更加丰富的查询语言。
此外，面向对象数据库还支持面向对象的编程语言和工具，便于程序员进行开发和维护。
二、面向对象数据库的设计方法面向对象数据库的设计方法与传统关系型数据库设计方法存在差异。
在设计面向对象数据库时，需考虑以下三个方面：1.对象建模对象建模是面向对象数据库设计的核心。
在模型设计阶段，需对业务对象进行抽象，将其转化为程序中的对象。
这些对象包括类、子类、属性和方法等，在不同层次的关系上相互联系和影响。
在进行对象建模时，需使用合适的建模工具进行建模，并保持模型的一致性和可靠性。
2.数据存储面向对象数据库的数据模型具有自描述性，能够将数据和属性描述存储在同一位置。
因此，对象在存储之前需要进行序列化操作。
序列化是将对象转换成可存储和传输的二进制流或者字符串的过程。
存储时，需考虑数据的分块和索引，以实现数据的快速查询和检索。
3.事务管理事务管理是保证数据库的完整性和一致性的重要手段。
在面向对象数据库中，事务与语义密切相关，且事务之间相互独立。
因此，需确定事务类型和范围，并充分利用数据库管理系统提供的事务管理技术和机制。
三、面向对象数据库的实现技术面向对象数据库的实现技术包括对象存储和对象关系转换两方面。
1.对象存储对象存储是将对象序列化之后，存储到数据库中的过程。
在对象存储中，需考虑以下几个问题：（1）对象标识每个对象在数据库中都需要一个唯一标识符来标识。
《面向对象数据库》课件
02
面向对象数据库的核心概念
对象-关系模型
对象-关系模型是一种数据库模型，它结合了关系模型和面向对象编程的 概念。
在对象-关系模型中，数据被视为对象的集合，每个对象都有其属性、行 为和与其他对象的关系。
对象-关系模型支持复杂的数据结构，如嵌套表、数组和集合，以及更高 级的数据操作，如继承和多态。
面向对象数据库
目录
• 面向对象数据库概述 • 面向对象数据库的核心概念 • 面向对象数据库管理系统 • 面向对象数据库的应用场景 • 面向对象数据库的挑战与解决方
案 • 面向对象数据库的未来展望
01
面向对象数据库概述
定义与特点
定义
面向对象数据库是一种数据库管理系统，它使用面向对象技术来设计、实现和管理数据库。它支持对象的封装、 继承、多态等面向对象特性，提供了一种更接近现实世界的抽象方式来表示数据和数据之间的关系。
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大数据存储与分析技术
大数据存储
数据仓库
数据挖掘与机器学习
面向对象数据库需要支持大规模数据 的存储和管理。通过引入大数据存储 技术，可以实现高效的数据存储和检 索，满足大数据应用的需求。
数据仓库是一个大型、集中式的存储 系统，用于存储和管理大量结构化数 据。通过建立数据仓库，可以对数据 进行整合、分析和挖掘，为企业提供 决策支持。
发展历程
面向对象数据库的发展经历了多个阶段，包括萌芽阶段、发展阶段、成熟阶段等。随着技术的不断进步和应用需求的 不断增长，面向对象数据库逐渐成为数据库领域的一个重要分支。
未来展望
随着云计算、大数据等技术的不断发展，面向对象数据库将面临更多的机遇和挑战。未来，面向对象数 据库将继续朝着更加高效、灵活、可靠的方向发展，为应用程序提供更加全面和强大的数据存储和处理 能力。
面向对象数据库技术研究
面向对象数据库技术研究随着大数据时代的到来，传统的关系型数据库已经不再能够满足各行业的需求。
为了更好地满足现在的数据存储和管理需要，面向对象数据库技术开始被广泛应用。
该技术派生于面向对象程序设计和数据建模方法，并结合了关系型数据库的一些思想，能够提供灵活、高效的数据库管理方案。
一、面向对象数据库技术的定义面向对象数据库（Object-Oriented Database，简称OODB）是指以面向对象技术为基础进行数据存储、管理和查询的一类数据库系统。
与传统的关系型数据库不同，面向对象数据库强调数据对象的概念，即将数据视为一个个具有属性和方法的对象，并采用继承、聚合等面向对象的特性进行组织和管理。
面向对象数据库技术的出现，有效地解决了以往传统数据库无法处理的一些问题，如大型、高复杂度的数据对象。
值得一提的是，面向对象数据库技术可以和面向对象编程语言配合使用，如Java、C++等，这也使得其在程序员的开发中更加易于理解和使用。
二、面向对象数据库技术的特点和优势1. 对象化的数据存储面向对象数据库技术以对象为中心，将数据封装为对象，可以更好地实现业务逻辑和数据表现的一致性。
与关系型数据库相比，面向对象数据库能够更加自然地、更直观地表示数据，且更易于理解。
2. 支持复杂关系关系型数据库通常只支持简单的一对一关系或一对多关系，而面向对象数据库技术支持复杂的多对多关系、多层次关系等，能更好地呈现数据之间的关联性和分层结构。
3. 继承与多态的支持面向对象数据库技术支持继承和多态的思想，能够构造出更加复杂、更加强大的数据模型。
它通过继承实现数据的复用和重用，通过多态实现数据的动态切换，使得整个数据存储系统可以更加灵活和高效。
4. 高效的查询性能由于对象和关系之间的对应关系更加自然、更加清晰，面向对象数据库技术的查询性能在相同的数据规模下优于传统的关系型数据库。
此外，面向对象数据库技术还支持面向对象的查询语言，如OQL、JDOQL等，使得查询更加直观和易于理解。
第10章面向对象数据库-PPT精选文档
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10.1 对象与类
10.1.3 类
类（Class）是对具有共同属性和方法的对象全体的 概括描述，它相当于关系模型中的关系模式。类给出 了属于其全部对象属性与行为的抽象定义，类中对象 仅是类定义中的一个实体，即对象实例。学生是一个 类，一个具体学生，例如John就是学生类中一个对象 实例。与关系模型需要首先描述关系模式类似，对象 模型也首先需要抽象描述具有共同属性的对象的类， 按照类来定义属性和方法，从而避免对每个对象一一 重复定义。查询操作等方法也定义在类上。
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10.1 对象与类
10.1.1 对象
对象具有封装性、隐蔽性与稳定性等重要特性。 （1）封装性 封装（encapsulation）是使对象的外 部界面与内部实现之间实行清晰隔离的一种技术，是 OO模型的主要特征之一。封装使得用户只能看到对 象外在的界面信息（正如规格说明等），而看不到对 象内部的信息（如方法实现细节），对象内部信息对 于用户是屏蔽的。封装的意义首先在于安全性保证， 其次在于相关模块的可扩展性。
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10.1 对象与类
10.1.2 消息
例 设一个对象A要求对象B完成其中的某种操作，则 只需向对象B发送一个消息即可。B接收到这个消息后， 根据消息模式找到与之匹配的方法，执行该方法后将 执行的结果又以消息的形式发送给对象A。
13
10.1 对象与类
10.1.2 消息
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面向对象的数据库
面向对象的数据库设计
一般数据库设计方法有两种，即属性主导型和 实体主导型。属性主导型从归纳数据库应用的 属性出发，在归并属性集合(实体)时维持属性 间的函数依赖关系。实体主导型则先从寻找对 数据库应用有意义的实体入手，然后通过定义 属性来定义实体。一般现实世界的实体数在属 性数1/10以下时，宜使用实体主导型设计方法。 面向对象的数据库设计是从对象模型出发的， 属于实体主导型设计。
面向对象的 数据库技术
主要内容
概述 面向对象的数据库系统（3部分） 面向对象的数据库设计（实现） 面向对象的数据库应用开发工具（2部分） 现状与未来趋势
概述
数据库系统是信息系统的核心，一般地说，综 合的信息系统就是大型数据库应用系统，将面 向对象技术应用到数据库系统中，这是数据库 应用发展的迫切需要，也是面向对象技术和数 据库技术发展的必然结果。 面向对象技术在数据库系统中的应用主要体现 在数据库管理系统和数据库应用开发工具两个 方面，即面向对象的数据库系统和面向对象的 数据库应用开发工具。
应用对象模型与RDBMS模型的映射实现
数据库设计(模式)是否支持应用系 统的对象模型，这是判断是否是面 向对象数据库系统的基本出发点。 由于应用系统设计在前，数据库设 计随后，所以应用系统对象模型向 数据库模式的映射是面向对象数据 库设计的关键。
应用对象模型与RDBMS模型的映射实现
1.三层数据库模式面向对象模型的扩展
面向对象数据库系统的研究始于80年代 中后期，对于什么是面向对象的数据库 系统，目前尚缺乏权威性的统一标准。 然而，对于面向对象数据库系统应该具 备的基本特性，国际数据库学术界己取 得了大体一致的共同认识。
首先，面向对象数据库系统必须支持面 向对象的数据模型，具有面向对象的特 性。
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点的属性与方法
直线的属性与方法
直线段的属性与方法
圆的属性与方法 圆弧的属性与方法 椭圆的属性与方法 椭圆弧的属性与方法
双曲线的属性与方法
双曲线段的属性与方法
抛物线的属性与方法
抛物线段的属性与方法
二次曲线的属性与方法 二次曲线段的属性与方法
2、图元的结构模型
图元的层次分类结构图
从此图中提升出两个超类： ①图元类A：所有图元的共同抽象（理论上有意义，实用意义不大） ②线类C：抽取了直线与曲线的共性
图上一般无操作。图与层有组合关系
虚线为组合 关系，关系 实线为继承
图的类层次结构 图
图元类继承结构
3、类层次结构与面（plane） 在图形中面是由若线（C -Set）组合而成的封闭体，面内可以着色 封闭性约束PLIC,面与线建立组合关系
平面的类层次结构图
4、类层次结构与图层 layer 层上一般无操作。层与点、线、面都有组合关系
层的类层次结构 图
5、类层次结构与图（graph )
因此OODM 具有比传统数据模型更强的功能。 ( 3 ）模式约束 是一种逻辑型的方法，可以用类中方法表示模式约束。
2、OODM比传统数据模型更为优越 1 ) 层次结构，具有丰富的语义，能更好地表达客观世界复杂的结构 形式。 2 ) 封装性，弥补了传统数据模型中实体集仅是单一数据集的不足。 3 ) 复杂抽象数据类型 数据类型是一种类，如实型是实数结构与实数操作所组成的类 用构作类的方法构布数据类型，从而可以构作成多种复杂的数 据类型（抽象数据类型ADT，例元组（tuple ）、数组（array ）、 队列（list ）、包（bag）、集合（set ）、空间向量等）。 4 ）类层次结构可以随时改变结构，从而使OODM 具有不断更新结 构的能力（模式演化schema evaluation 能力）。
§2 OODM的实例
用面向对象方法建立图形的数据模型： 首先用类表示图元， 其次用类层次结构表示图形中的面与层， 最后用类层次结构模型表示图形。 本应用士要讨论二维图形 1、类与图元 (1)点point (2)线Line：直线line 、直线段、圆circle 、圆弧、双曲线 hyperpolar 、双曲线段、抛物线paraBola 、抛物线段、 二次曲线curver 、二次曲线段、椭圆ellipse 、椭圆段
面向对象数据库
第三部分
面向对象数据模型OODM
§1 OODM
1、一般可以用面向对象方法中类层次结构表示OODM （1）数据模式 用对象与类结构以及类间继பைடு நூலகம்与组合关系建立数据间的复杂 结构关系 （2）模式上的操作 对象、类中方法 例：圆形类，其操作可以①查询、增、删、改
②圆形的 放大/缩小，图形的移动，图形的拼接