面向对象的数据库系统_zhangbl
面向对象的数据库系统设计与开发
面向对象的数据库系统设计与开发随着互联网的快速发展和大数据技术的不断壮大，数据库管理系统的设计和开发越来越重要。
面向对象的数据库系统在这一领域中发挥了巨大的作用。
本文将探讨面向对象的数据库系统设计与开发的基础知识、技术和应用。
一、面向对象的数据库系统基础1. 面向对象的概念面向对象是一种思想、一种设计方法、一种编程模式。
它允许我们通过将现实世界中的事物映射到计算机系统中来实现软件化需求。
在面向对象的系统中，类、对象、继承、多态、封装等概念起着重要作用。
2. 数据库系统的概念数据库系统是一种组织、管理和访问数据的软件系统。
它的核心是数据管理和数据存储。
数据库系统包含多个组成部分：数据定义语言（DDL）、数据操纵语言（DML）、数据控制语言（DCL）和查询语言（QL）。
3. 面向对象的数据库系统的概念和特点面向对象的数据库系统将面向对象的概念和技术应用于数据库系统中。
它的特点是有良好的封装性、多态性和继承性。
面向对象的数据库系统不仅支持数据的存储和检索，还允许实现面向对象的特性，如类、对象、继承、多态等。
二、面向对象的数据库系统设计1. 面向对象的数据库系统设计的目标面向对象的数据库系统设计的目标是为处理实际问题提供一个有效的方法，以及实现面向对象的特性。
2. 面向对象的数据库系统设计的基本步骤（1）确定需求在开始设计前，需要明确需求，包括需求的类型、范围、数据存储方式、存储文件等。
（2）建立模型在确定需求之后，需要建立面向对象的模型。
该模型应该包括对象模型、类模型、属性模型、关系模型等。
（3）进行设计在模型建立后，需要进行实际的设计工作。
设计过程中需要考虑数据结构、程序模型、并发控制、存储管理等。
（4）建立原型完成设计之后，需要建立系统原型进行测试。
原型的目的是检验面向对象的数据库系统的功能和性能。
三、面向对象的数据库系统开发1. 面向对象的数据库系统开发的方法面向对象的数据库系统开发的方法是将面向对象的技术和数据库技术相结合。
面向对象数据库
面向对象数据库在当今数字化的时代，数据的管理和存储成为了各行各业至关重要的一环。
随着技术的不断发展，数据库的类型也日益丰富。
其中，面向对象数据库作为一种相对较新的技术，正逐渐引起人们的关注。
那么，什么是面向对象数据库呢？简单来说，面向对象数据库是一种以面向对象编程的思想和原则来设计和实现的数据库系统。
在传统的关系型数据库中，数据通常是以表格的形式进行存储和管理的。
这种方式在处理一些简单、结构化的数据时表现出色，但在面对复杂的、具有丰富关系和层次结构的数据时，就显得有些力不从心了。
而面向对象数据库则不同，它将数据和操作数据的方法封装在一起，形成一个个对象。
这些对象具有自己的属性和行为，更贴近现实世界中的实体。
举个例子，假设我们要管理一个汽车销售系统。
在关系型数据库中，可能会有多个表格，分别存储汽车的型号、颜色、价格等信息，以及客户的姓名、地址、联系方式等信息。
而在面向对象数据库中，我们可以将一辆汽车和一个客户都看作是一个对象。
汽车对象具有诸如品牌、型号、颜色、价格等属性，同时还具有诸如计算折扣、检查库存等方法。
客户对象则具有姓名、地址、联系方式等属性，以及下单、支付等方法。
面向对象数据库的优势是显而易见的。
首先，它更适合处理复杂的数据结构。
由于对象可以包含多个属性和方法，并且可以相互关联和继承，因此能够更好地表示现实世界中复杂的实体和关系。
其次，它提高了数据的封装性和安全性。
对象内部的实现细节对外是隐藏的，只有通过定义好的接口才能访问和操作数据，这有效地防止了数据的误操作和非法访问。
此外，面向对象数据库还支持对象的继承和多态性，这使得代码的复用性更高，开发效率也得到了提升。
然而，面向对象数据库也并非完美无缺。
与传统的关系型数据库相比，它的成熟度和市场占有率相对较低，相关的工具和技术支持也不如关系型数据库那么完善。
而且，由于面向对象数据库的结构相对复杂，对于一些简单的应用场景，可能会存在性能上的劣势。
面向对象数据库系统
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面向对象数据库系统
计算机程序
01 数据特点
03 发展 05 应用
目录
02 体系结构 04 重要技术 06 存在的问题
面向对象数据库系统是面向对象的程序设计技术与数据库技术相结合的产物·面向对象数据库系统的主要特 点是具有面向对象技术的封装性和继承性，提高了软件的可重用性·
数据ห้องสมุดไป่ตู้点
面向对象程序语言操纵的是对象，所以面向对象数据库（简称OODB）的一个优势是面向对象语言程序员在做 程序时，可直接以对象的形式存储数据。对象数据模型有以下特点：
重要技术
.数据库转换技术
由于关系数据库在当今数据库应用领域处于主导地位，而面向对象数据库如果要满足更高一级数据库要求， 实现异构数据库之间数据库模式和操作的转换是一个关键研究课题。数据库转换技术包括数据模式技术和数据操 作转换技术，转换时要保证一致性（对象语义和动作信息在转换过程中不丢失）。
模式演进技术
OODB的类为适应需求变化而随时间变化称为模式演进，包括创建新类、删除旧类、修改类属性和操作等模式 演进必须保持模式一致性（模式自身内部不能有矛盾），这由模式一致性约束描述。模式一致性约束分为唯一性 约束、存在性约束和子类型约束等，满足所有这些一致性约束的模式称为一致模式。模式演化是面向对象数据库 研究重点与难点，实现途径一般有两种：模式改变考虑现有应用程序使二者相互集成和适应；开发新的高级数据 库编程语言。
（2）理论支持问题：面向对象数据库，并没有严格的理论支持。虽然对象间的关系有聚合、组合、关联、继 承等，但这些并不是理论，而是实践结果。不能从理论上推导出这些关系，也就无法实现出支持这些关系的对象 数据库。
（3）模型复杂度问题：由于模型较为复杂（而且缺乏数学基础），使得很多系统管理功能难以实现（如权限 管理），也不具备SQL处理集合数据的强大能力。
面向对象的数据库系统的设计与实现
面向对象的数据库系统的设计与实现随着信息化时代的到来，越来越多的企业和组织开始使用计算机系统来管理和处理它们的数据。
而对于大部分的组织和企业而言，他们的数据庞大而复杂，需要一个高效的、具备可扩展性、容错性以及便于管理和维护的存储、管理和处理方式。
面向对象的数据库系统应运而生，被越来越多的组织和企业所采用和使用。
本文将探讨面向对象的数据库系统的设计和实现，分别从需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计以及实施和维护几个方面进行论述。
一、需求分析数据库系统的设计和实现首先要明确它所需要处理和管理的数据，并对其进行建模和分析。
在面向对象的数据库系统中，应该以对象为中心，通过对业务对象、数据对象以及关系对象的建模和分析，明确数据库系统所需处理和管理的数据，并定义出适合业务需求的业务规则和数据约束。
在需求分析阶段，需要确定数据库系统所需管理的数据，如何将这些数据组织在一起以及这些对象之间的关系，其中数据的完整性约束是一个需要特别关注的问题。
例如，在一个食品公司的面向对象的数据库系统中，数据对象可能包括产品、原料、入库、出库、销售等，而关系对象可能包括员工、部门、客户、供应商等。
二、概念设计概念设计是将需求分析阶段的分析结果进一步抽象为更加层次化和结构化的概念模型。
在面向对象的数据库系统中，概念设计通常采用UML（统一建模语言）来描述，并以类图为基础进行建模，通过类和类之间的关系来描述系统中的对象、关系对象和业务对象。
在概念设计阶段，需要为每个数据对象定义类，定义类之间的关系，通过类图中的属性、方法等描述数据对象之间的行为和特征，并定义出所需的对象属性，其中包括数据类型、长度、唯一性等，以及对象之间的关系类型和受限条件等。
三、逻辑设计逻辑设计是将概念模型转换为计算机可执行的SQL语言或其他数据库特定语言并生成逻辑模型。
在面向对象的数据库系统中，逻辑设计主要是根据概念设计中的类图来生成数据库架构，并确定数据库用户、角色、权限等访问控制策略。
面向对象数据库管理系统
对象数据模型向数据库结构的转 换
基于面向对象技术的数据库系统是由若干个对象和这些对象间的相互作用构成,其中对象由数据和操作两部分 组成,对象具有自主性、封装性和动态性。将面向对象技术应用到软件工程的各个阶段,其实质就是寻找对象及各 对象间的相互作用关系。在需求分析阶段,面向对象分析是对真实世界对象建模,其根本出发点是站在应用的角度 对问题域进行刻画和描述,这样有利于对问题的理解。需求分析阶段的结果是:问题陈述+对象模型+动态模型+功 能模型。设计阶段是对原对象模型进一步描述,此阶段可用面向对象方法实现数据库的设计。基于面向对象技术的 数据库设计中的对象数据模型与数据库管理系统中的外模式和概念模式相对应,因而可引入外对象模型和概念对象 模型。不同权限用户所看到的外对象模型不同,但概念对象模型在全局上是一致的。
对象数据模型与数据库管理系统中的表之间有着直接映射的关系。将对象数据模型转化为表结构时,必须考虑 完整性约束和范式约束,以反映表之间的。
的构造
能够自然地表现复杂数据模型的OOP技术可以提高应用系统的统一性。越来越复杂化的系统期待着高效率、 短时间内就可以构造出的环境。比如说,我们需要在短期内构造出某单位的含有图像和语音处理的人事数据库管理 系统。毫无疑问,采用传统系统开发方式很难达到这一要求。但是,如果假设有关人事管理的基本数据系统、声音 系统、图像系统已经存在,那么可以简单地在一个窗口上定义这个相对复杂的人事数据库管理系统。于是面向对象 的数据库管理系统作为不可缺少的系统引起人们的注目。
简介
面向对象数据库管理系统（OODBMS，object-oriented database management system）是支持将数据当 作对象来模拟和创造的一种数据库管理系统。它包括对对象类的支持以及对子类及其对象对类特性和方法的继承 的支持。现在，由什么组成OODBMS的标准尚未被广泛认同，并且OODBMS产品被认为尚处于初期。其间，与对象相 关的数据库管理系统（ORDBMS），有种观念是面向对象数据库概念可以添加到关系数据库上，这一观念在可利用 的产品中更为普遍。面向对象数据库界面标准被产业群体发展，成为对象数据管理组（ODMG）。对象管理组 （OMG）已经被定为络中系统之间的面向对象数据的中间界面。
面向对象数据库系统的应用及研究
面向对象数据库系统的应用及研究一、概述面向对象数据库系统是数据库技术的一种重要发展方向，相比传统的关系型数据库系统，它更加符合现代软件开发的需要。
面向对象数据库系统不仅支持关系型数据库系统的数据存储和管理功能，还支持更为灵活的对象表示和封装。
因此，面向对象数据库系统在大型应用系统、多媒体数据库、分布式数据库等领域得到了广泛的应用和发展。
本文将分别从面向对象数据库系统的特点、应用领域和研究方向三个方面进行介绍和探讨。
二、面向对象数据库系统的特点1. 数据的封装在面向对象数据库系统中，数据被封装成对象的形式，使得数据和处理逻辑更加清晰和直观。
每个对象都有自己的属性值和方法，属性值对应了对象的状态，方法则描述了对象的行为。
2. 继承和多态性面向对象的特点之一是继承和多态性，这也被嵌入到了面向对象数据库系统中。
通过继承，子类可以继承父类的属性和方法；通过多态性，对象可以表现出不同的行为。
3. 对象关系在面向对象数据库系统中，对象间的关系可以被表示为一组属性组成的集合。
不同的关系包括继承关系、组合关系、关联关系和聚合关系等。
这种关系的存在使得对象能够以更为复杂而灵活的方式进行组合和表达。
三、面向对象数据库系统的应用领域1. 大型应用系统面向对象数据库系统在大型应用系统中得到了广泛的应用，如企业信息管理系统、电子商务系统、医疗管理系统等。
面向对象数据库系统可以更加灵活地处理数据，对于复杂的业务需求提供了更好的支持。
2. 多媒体数据库多媒体数据库是一种结构化的、由多媒体数据组成的数据库系统，如音频、视频、图像等。
面向对象数据库系统对多媒体数据库的支持更加完善，能够更加直接地存储和管理多媒体数据，并进行精确的检索和查询。
3. 分布式数据库分布式数据库主要是指分布在不同地点的、由多个节点组成的数据库系统。
面向对象数据库系统能够良好地支持分布式数据库的管理和查询，使得分布式数据库的管理更加高效、可靠和安全。
四、面向对象数据库系统的研究方向1. 数据表示和查询数据表示和查询一直是面向对象数据库系统研究的重点。
面向对象数据库系统
呵呵~ 我不会轻易狗带
AS YOU WISH
在数据库界面方面，支持消息传递，提供计算能力完备的数据库语言
没错，就是我少年英雄小哪吒
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面向对象的基本概念
Object Oriented Programming 对象 以〃〃〃为向导的 程序设计 面向对象的程序设计就是使用对象进行程序设计，简写成OOP 面向对象数据库系统（Object Oriented DataBase System, OODBS）=数据库技术+面向对象程序设计
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工程应用领域：此领域（如
CAD/CAM）涉及到的数据种类 多，操作和数据间涉及的关系都 极为复杂，由于面向对象数据库 实现了无缝连接，能够支持非常 复杂的数据模型，从而特别适 于工程设计领域
多媒体应用领域：由于多媒体中
数据种类很多，他们之间有复杂的 联系使之成为一个整体，在多媒体 领域这些要求也能在面向对象数据 库中得到解决
RDBMS 和 OODBMS的比较
RDBMS不支持构造数据类型和面向对象特征，ORDBMS是对 RDBMS的扩展，它基于关系模型 ，但支持构造数据类型和面 向对象特征。
大耳朵图图，变身~
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小组成员
组长
组员
组员
组员
组员
组员
组员
组员
组员
组员
对象数据库系统全面支持 面向对象数据模型OODM，它 是以面向对象方法为指导并对数 据库模型做语义解释后构成的。 以OODM为核心所构成的数据 库称为面向对象数据库（ Object Oriented DataBase ， OODB），以OODB为核心所构 成的数据库管理系统称为面向对 象数据库管理系统（Object Oriented DataBase System,OODBS）。 所以OODBS表达为：“面向 对象系统 + 数据库能力” ，其 主要特点是具有面向对象技术的 封装性和继承性，提高了软件的 可重用性〃
面向对象数据库管理系统设计与实现
面向对象数据库管理系统设计与实现随着计算机技术的不断发展，数据库管理系统成为了大量信息处理系统的核心组件。
然而，传统的关系型数据库管理系统存在一些局限性，如对复杂关系的表达能力较弱、面向对象数据的存储和查询效率不高等。
为了解决这些问题，面向对象数据库管理系统 (Object-Oriented Database Management System，简称OODBMS) 应运而生。
面向对象数据库管理系统是一种能够有效组织和管理对象型数据的存储和检索技术。
在OODBMS中，数据以对象(Object)的形式存在，每个对象都有自己的属性和方法。
这种基于对象的数据模型使得表达和查询复杂关系变得更加灵活和高效。
设计和实现一个面向对象数据库管理系统需要考虑以下几个关键点：1. 数据模型设计：面向对象数据库管理系统的核心是面向对象数据模型。
在设计数据模型时，需要定义各种对象类型、属性和关系。
对象类型包括实体对象和关系对象，属性定义了对象的特征，关系定义了对象之间的连接方式。
数据模型的设计应考虑数据的灵活性、完整性和一致性。
2. 存储管理：在面向对象数据库管理系统中，对象的存储方式是关键因素之一。
可以使用多种技术来实现存储管理，如B+树索引、哈希索引、位图索引等。
存储管理的目标是提高数据的存取效率和系统的整体性能。
3. 查询处理：面向对象数据库管理系统需要提供强大的查询功能。
查询处理包括解析用户查询、优化查询计划、执行查询操作和返回查询结果等步骤。
为了提高查询效率，可以采用索引技术、查询优化算法和并行查询等方法。
4. 安全性和完整性：面向对象数据库管理系统需要具备高度的安全性和完整性。
安全性包括用户身份验证、授权访问和数据加密等措施；完整性则保证数据的正确性和一致性。
通过合理的数据约束和触发器等机制，可以有效地实现安全性和完整性的要求。
5. 并发控制：面向对象数据库管理系统需要支持多用户并发访问。
并发控制是保证数据一致性和系统性能的重要手段。
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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 特色功能/主要特性
1 模式演进 2 版本管理 3 处理长事务和嵌套事务
1 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。
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。
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。
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
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。
OODBS 与 ORDBS 主要区别
比较准则 定义准则
OODBS ODMG
ORDBS SQL 3
对大对象的处理 数据结构
数据联系
有限
“对象”为主，可表示 “关系”
显示联系 OID
完全可以
“关系”为主，可表示 “对象”
隐式联系 主键
数据库语言 通用性
面向对象的语言扩充 无完善的数学基础
不强
第四代语言 基础理论严密而成熟
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
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
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
很强
SQL 3 标准支持 ORDBS 模型 典型产品 Oracle 8 、DB2等
3 建立新的面向对象数据库系统OODBS （产品 O2）
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
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OODBS
ODMG 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ORDBS
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。
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：
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
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。
2 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
3 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。
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。
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。
OO-DBMS 功能介绍
具有DBMS的基本ห้องสมุดไป่ตู้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）。