Objekt-Relationale Abbildung

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1 Lehrveranstaltung Datenbanktechnologien Prof. Dr. Ingo Claßen Prof. Dr. Martin Kempa Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Objekt-Relationale Abbildung c Ingo Claßen, Martin Kempa

2 Abbildung von objekt-orientierten Strukturen auf Tabellen Das objekt-orientierte Modell enthält reichere Strukturierungsmechanismen als das relationale Modell Eine Transformation auf struktureller Ebene ist notwendig Folgende Konzepte müssen transformiert werden Klassen Komplexe Datentypen Assoziationen Kompositionen Vererbung c Ingo Claßen, Martin Kempa 2/31 Objekt-Relationale Abbildung

3 Domänen-Modell für Internet-Auktionen Item id: Long name: String description: String initialprice: MonetaryAmount * 1 0..* 0..1 successfullbid 0..1 Bid id: Long amount: MonetaryAmount * 1 0..* 1..* Category id: Long name: String... 1 BillingDetails id: Long ownername: String number: String 1..* 1 User id: Long firstname: String lastname: String username: String password: String String BankAccount bankname: String bankswift: String CreditCard type: int expmonth: String expyear: String Address homeaddress 1 street: String zipcode: String city: String c Ingo Claßen, Martin Kempa 3/31 Objekt-Relationale Abbildung

4 Transformation von Klassen Klassen werden zu Tabellen Standardvariante: Eine Klasse wird eine Tabelle Andere Verhältnisse denkbar: z. B. eine Klasse auf mehrere Tabellen Attribute werden zu Spalten Standarddatentypen werden auf korrespondierende Typen in der Datenbank abgebildet Komplexe Typen, die keine Korrespondenz im Typsystem der Datenbank haben, müssen gesondert behandelt werden, z. B. durch programmtechnische Transformation User id: Long firstname: String lastname: String username: String password: String String ranking: int created: Date «table» User id: bigint firstname: varchar lastname: varchar username: varchar password: varchar varchar ranking: int created: Date c Ingo Claßen, Martin Kempa 4/31 Objekt-Relationale Abbildung

5 Transformation von komplexen Attributen MonetaryAmount ist eine Klasse die Geldbeträge inklusive Währungsangabe abbildet Wird in der Datenbank durch zwei Attribute gespeichert Transformation erfolgt durch Programmcode Item id: Long name: String description: String initialprice: MonetaryAmount «table» Item id: bigint name: varchar description: varchar initialprice: decimal initialprice_currency: varchar c Ingo Claßen, Martin Kempa 5/31 Objekt-Relationale Abbildung

6 Transformation von Assoziationen (1) 1:n-Assoziationen Fremdschlüssel auf der n-seite Item id: Long name: String description: String «table» Item id: bigint name: varchar description: varchar 1 0..* Bid id: Long created: Date «table» Bid id: bigint created: Date item: bigint c Ingo Claßen, Martin Kempa 6/31 Objekt-Relationale Abbildung

7 Transformation von Assoziationen (2) n:m-assoziationen Zwischentabelle Fremdschlüssel auf beide Seiten Category id: Long name: String «table» Category id: bigint name: varchar 1..* 0..* Item id: Long name: String description: String «table» Item id: bigint name: varchar description: varchar «table» CategoryItem category: bigint item: bigint c Ingo Claßen, Martin Kempa 7/31 Objekt-Relationale Abbildung

8 Unidirektionale Beziehungen Bid enthält eine Referenz auf Item class Item { } class Bid { private Item item; } public Item getitem() { return item; } public void setitem(item item) { this.item = item; } c Ingo Claßen, Martin Kempa 8/31 Objekt-Relationale Abbildung

9 Bidirektionale Beziehungen Bidirektionale Version zwischen Item und Bid class Item { private Set<Bid> bids; public Set<Bid> getbids() { return bids; } // kein setbids, sondern // addbid zur korrekten Ab- // bildung der 1:n-Semantik public void addbid(bid bid) { bid.getitem().getbids().remove(bid); bid.setitem(this); bids.add(bid); } } class Bid { private Item item; } public Item getitem() { return item; } public void setitem(item item) { this.item = item; } c Ingo Claßen, Martin Kempa 9/31 Objekt-Relationale Abbildung

10 Transformation von Kompositionen Unterscheidung zwischen Entity-Typen und Wert-Typen Entity-Typen Haben eine eigene Datenbankidentität und einen Lebensyklus Existieren unabhängig von anderen Entity-Typen Wert-Typen Haben keine Datenbankidentität Ihre Daten werden in die Daten der besitzenden Entität eingebettet Sind abhängig von anderen Entity-Typen User id: Long firstname: String lastname: String username: String password: String String 1 home «table» User 1 id: bigint varchar home_street: varchar home_zip: varchar home_city: varchar Address street: String zipcode: String city: String c Ingo Claßen, Martin Kempa 10/31 Objekt-Relationale Abbildung

11 Transformation von Vererbungen (1) Eine Tabelle für die gesamte Klassenhierachie Vorteile Einfache Struktur Keine Verbundoperationen notwendig Polymorphe Beziehungen und Abfragen möglich Nachteile Datenkonsistenz schwieriger zu gewährleisten, da Spalten aus den abgeleiteten Klassen keine not-null-beschränkung haben können BankAccount bankname: String bankswift: String BillingDetails id: Long ownername: String number: String «table» BillingDetails CreditCard type: int expmonth: String expyear: String id: bigint billing_details_type: varchar owner_name: varchar number: varchar creditcard_type: int creditcard_expmonth: varchar creditcard_expyear: varchar bankaccount_bankname: varchar bankaccount_bankswift: varchar c Ingo Claßen, Martin Kempa 11/31 Objekt-Relationale Abbildung

12 Transformation von Vererbungen (2) Eine Tabelle pro Unterklasse Vorteile Polymorphe Beziehungen und Abfragen möglich Datenkonsistenz in Bezug auf not-null-spalten bleibt erhalten Nachteile Verbundoperationen notwendig BankAccount bankname: String bankswift: String «table» BankAccount bankaccount_id: bigint bankname: varchar bankswift: varchar BillingDetails id: Long ownername: String number: String «table» BillingDetails id: bigint owner_name: varchar number: varchar CreditCard type: int expmonth: String expyear: String «table» CreditCard creditcard_id: bigint type: int expmonth: varchar expyear: varchar c Ingo Claßen, Martin Kempa 12/31 Objekt-Relationale Abbildung

13 Transformation von Vererbungen (3) Eine Tabelle pro konkreter Unterklasse Vorteile Datenkonsistenz in Bezug auf not-null-spalten bleibt erhalten Keine Verbundoperationen notwendig Nachteile Polymorphe Beziehungen und Abfragen nicht möglich BankAccount bankname: String bankswift: String «table» BankAccount bankaccount_id: bigint owner_name: varchar number: varchar bankname: varchar bankswift: varchar BillingDetails id: Long ownername: String number: String CreditCard type: int expmonth: String expyear: String «table» CreditCard creditcard_id: bigint owner_name: varchar number: varchar type: int expmonth: varchar expyear: varchar c Ingo Claßen, Martin Kempa 13/31 Objekt-Relationale Abbildung

14 (JPA) Persistenz für Java-Objekte Einfaches Klassenmodell (POJOs - Plain Old Java Objects) Transformation von OO-Konzepten Klassen, komplexe Datentypen Assoziationen, Kompositionen, Vererbung Funktionalität Laden von Objekten, Ladestrategien für Assoziationen, Dirty-Management Speichern von Objekten, Speicherstrategien für Assoziationen, Persistence by Reachability Beziehungsverwaltung Zustandsverwaltung und Identifikation von Objekten Objektorientierte Abfragesprache Transaktionen Caching c Ingo Claßen, Martin Kempa 14/31 Objekt-Relationale Abbildung

15 Persistenz-Lebenszyklus für Geschäftsobjekte new garbage transient find() getreference() Query.GetResultList() Query.getSingleResult() persist() merge() persistent remove() removed garbage close() clear() merge() detached garbage c Ingo Claßen, Martin Kempa 15/31 Objekt-Relationale Abbildung

16 OR-Mapper Java-Klassen Tabellen OR-Mapper Metainformationen z.b. Annotationen c Ingo Claßen, Martin Kempa 16/31 Objekt-Relationale Abbildung

17 OR-Mapping für Klasse = name="seq_item", sequencename="seq_item") public class strategy=generationtype.sequence, = "ITEM_ID") public Long getid() { } } c Ingo Claßen, Martin Kempa 17/31 Objekt-Relationale Abbildung

18 OR-Mapping für Klasse Item (2) public class Item = "START_DATE", nullable = false, updatable = false) public Date getstartdate() = "APPROVED_BY_USER_ID", nullable = true) public User getapprovedby() { = "SELLER_ID", nullable = false, updatable = false) public User getseller() { } c Ingo Claßen, Martin Kempa 18/31 Objekt-Relationale Abbildung

19 OR-Mapping für Klasse Item (3) public class Item = CascadeType.ALL, mappedby = org.hibernate.annotations.cascadetype.delete_orphan) public Set<CategorizedItem> getcategorizeditems() { } } c Ingo Claßen, Martin Kempa 19/31 Objekt-Relationale Abbildung

20 OR-Mapping für = = InheritanceType.JOINED) public abstract class @Column(name = "BILLING_DETAILS_ID") public Long getid() { = "BANK_ACCOUNT") public class BankAccount extends BillingDetails = "CREDIT_CARD") public class CreditCard extends BillingDetails { } c Ingo Claßen, Martin Kempa 20/31 Objekt-Relationale Abbildung

21 Objektorientierte Abfragesprache Das JPA hat eine eigene Abfragesprache (JPAQL) syntaktische Ähnlichkeiten zu SQL erweitert um Objektorientierung Beispiel: select i from Item as i kurze Schreibweise: from Item as i c Ingo Claßen, Martin Kempa 21/31 Objekt-Relationale Abbildung

22 Aufbau einer JPAQL-Abfrage Wesentliche Schritte: 1. Abfrage erzeugen Query query = em.createquery("from User"); Query query = em.createquery( "from Category as c where c.name like Fahrzeug% "); 2. Laufzeitargumente setzen String querystring = "from Item as i where i.description like :search"; Query query = em.createquery(querystring).setparameter( "search", searchstring); Query query = em.createquery( "from Item as i where i.seller = :seller").setparameter( "seller", theseller); 3. Abfage ausführen List<Item> l = query.getresultlist(); Bid maxbid = (Bid) em.createquery( "from Bid as b order by b.amount desc").setmaxresults(1).getsingleresult(); c Ingo Claßen, Martin Kempa 22/31 Objekt-Relationale Abbildung

23 Abfragekonzepte Einfache Abfragen from Item Polymorphe Abfrage from BillingDetails as bd from java.lang.object as o Suchbedingungen from User as u where u. = foo@hibernate.org Vergleichsausdrücke from Bid as b where b.amount.value between 1 and 10 from Bid as b where b.amount.value > 100 from User as u where u. in ( foo@bar, bar@foo ) from User as u where u. is null from Item as i where i.successfulbid is not null from User as u where u.firstname like C% from User as u where u.firstname not like %sen% and u. in ( foo@hibernate.org, bar@hibernate.org ) c Ingo Claßen, Martin Kempa 23/31 Objekt-Relationale Abbildung

24 Operatoren Operator Beschreibung. Pfad-Ausdruck-Operator zur Navigation +, - Einstelliger Vorzeichenoperator *, / Multiplikation und Division für numerische Werte +, - Addition und Subtraktion für numerische Werte =, <>, <, >, >=, <=, [not] between, [not] like, [not] in, is [not] null is [not] empty, [not] member [of] not, and, or Zweistellige Vergleichsoperatoren (analog zu SQL) Zweistellige Operatoren für Collections Logische Operatoren zur Verknüpfung von boolschen Ausdrücken c Ingo Claßen, Martin Kempa 24/31 Objekt-Relationale Abbildung

25 Abfragekonzepte Vergleichsausdrücke from Bid as b where (b.amount.value / 0.71) > 0.0 from User as u where (u.firstname like S% and u.lastname like C% ) or u. in ( foo@hibernate.org, bar@hibernate.org ) Ausdrücke mit Listen from Item as i where i.bids is not empty Funktionen from User as u where lower(u. ) = foo@hibernate.org from User as u where size(u.billingdetails) = 2 Sortierung from User as u order by u.username from User as u order by u.lastname asc, u.firstname asc c Ingo Claßen, Martin Kempa 25/31 Objekt-Relationale Abbildung

26 Projektion select-klausel from Item as i, Bid as b select i.id, i.description, i.initialprice from Item as i where i.enddate > current_timestamp() distinct select distinct i.description from Item as i Funktionen select i.startdate, current_date() from Item as i select i.startdate, i.enddate, upper(i.name) from Item as i c Ingo Claßen, Martin Kempa 26/31 Objekt-Relationale Abbildung

27 Funktionen Operator upper(s), lower(s) Objekt-Relationale Abbildung concat(s1, S2) substring(s, OFFSET, LENGTH) trim([[both leading trailing] C [from]] S) length(s) locate(ss, S, OFFSET) abs(n), sqrt(n), mod(dividend, DIVISOR) size(c) Beschreibung Umwandlung eines Stings S in Groß- /Kleinschreibung Konkatenation zwei Strings S1 mit S2 Bildung eines Teilstrings von S mit der Länge LENGTH ab OFFSET Entfernt Leerzeichen oder ein anderes Zeichen C am Anfang oder am Ende oder auf beiden Seiten des Strings S Länge des Strings S Bestimmt den Index des Suchstrings SS in S ab der Position OFFSET Bestimmen den Absolutbetrag, die Wurzel, den Modulo für numerische Werte Anzahl der Elemente der Collection C c Ingo Claßen, Martin Kempa 27/31 Objekt-Relationale Abbildung

28 Weitere Funktionen Operator Objekt-Relationale Abbildung bit_lenght(s) current_date(), current_time(), current_timestamp() second(d), minute(d), hour(d), day(d), month(d), year(d) cast(o as T) index(e) minelement(c), maxelement(c), minindex(c), maxindex(c), elements(c), indices(c) Erweiterungen in org.hibernate.dialect Beschreibung Liefert die Anzahl von Bits in S Liefert das Datum und/oder Zeit des DBMS-Rechners Extrahiert Zeitangaben eines Datums D Castet ein Objekt O in den Typ T Liefert den Index des Elements E aus einer gejointen Kollektion Liefert ein Element oder einen Index einer indexbasierten Kollektion (Array, List, Map) Erweiterbar um zusätzliche Funktionen des DBMS c Ingo Claßen, Martin Kempa 28/31 Objekt-Relationale Abbildung

29 Join (Verbund) und Unterabfragen Join durch implizite Assoziation from User as u where u.homeaddress.city = Berlin Join in der FROM-Klausel from Item as i inner join i.bids b where i.description like %Car% and b.amount.value > 100 from Item as i left outer join i.bids b with b.amount.value > 100 where i.description like %Car% c Ingo Claßen, Martin Kempa 29/31 Objekt-Relationale Abbildung

30 Join (Verbund) und Unterabfragen Dynamisches-Laden durch Join (Performanz-Optimierung) from Item as i left outer join fetch i.bids where i.description like %Car% Theta-style-Join (für nicht Fremdschlüssel-Beziehungen) from User, Category from Item as i, Bid as b where i.seller = b.bidder Unterabfrage from Bid as b1 where b1.amount.value + 1 >= ( select max(b2.amount.value) from Bid as b2) Prädikate mit Unterabfragen some, all, in from Item as i where 100 in (select b.amount.value from i.bids b) c Ingo Claßen, Martin Kempa 30/31 Objekt-Relationale Abbildung

31 Aggregation und Gruppierung Aggregationsfunktionen count, min, max, sum und avg Gruppierung select u.lastname, count(u) from User as u group by u.lastname Suchbedingung auf aggregierter Spalte select u.lastname, count(u) from User as u group by u.lastname having u.lastname like C% Konstruktor select new ItemBidSummary(b.item.id, count(b), avg(b.amount)) from Bid as b where b.item.successfulbid is null group by b.item.id c Ingo Claßen, Martin Kempa 31/31 Objekt-Relationale Abbildung