Vorlesung Datenbanken II SS 2006

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1 Vorlesung Datenbanken II SS Vorlesung Datenbanken II SS 2006 Sven Wachsmuth, Technische Fakultät, AG Angewandte Informatik

2 Vorlesung Datenbanken II SS Objektorientierte Modelle: Paradigma zur Darstellung von struktureller und prozeduraler Information. Ziel: Anheben der Abstraktionsebene Datenabstraktion (Kapselung von Objektzustände) Gegenstandsabstraktion (Modelle von problemspez. Gegenständen) Ablaufabstraktion (Objektmethoden kapseln Implementierungen) Schichtenabstraktion (Objekte realisieren virtuelle Maschinen)

3 Vorlesung Datenbanken II SS Objektorientierter Entwurf: beschreibt Objekte mit gemeinsamen Eigenschaften durch einen abstrakten Datentyp implementiert diese durch Klassen ermittelt 2 Arten von Beziehungen zwischen diesen Klassen: Klasse Komponentenklasse Klasse Unterklasse

4 Vorlesung Datenbanken II SS Grundlegende OO-Konzepte von Programmiersprachen: Objekttypen: bestehen aus Attributen + Methoden Einkapselung: Schnittstelle stellt Zugriff auf Attribute und Methoden bereit (Implementierung bleibt verborgen) Nachrichten: Kommunikation zwischen Objekten geschieht durch Senden von Botschaften Klassen: zwei verschiedene Sichten ADT-Implementierungen: Klasse implementiert einen abstrakten Datentyp Objektfabrik: Klasse produziert Objekte gleichen Typs

5 Vorlesung Datenbanken II SS Grundlegende OO-Konzepte von Programmiersprachen: Konstruktoren/Destruktoren: Erzeugen und Löschen von Objekten (Konstruktor übernimmt Initialisierung) Zustand eines Objektes: Gesamtheit der Attributwerte Objektidentität (Surrogate): kein Wertbasierter Identitätsbegriff, Identität ist Eigenschaft eines Informationselementes (unabhängig vom Zustand, wird systemseitig vergeben)

6 Vorlesung Datenbanken II SS Grundlegende OO-Konzepte von Programmiersprachen: Identität und Gleichheit: Referenzsemantik (identisches Objekt) Wertesemantik (Objekt mit gleichem Zustand) flache Gleichheit (testet alle Werte und Referenzen auf Gleichheit) tiefe Gleichheit (testet alle Werte rekursiv entlang der Referenzen zu Komponentenobjekten)

7 Vorlesung Datenbanken II SS Grundlegende OO-Konzepte von Programmiersprachen: Typisierung: statische Typisierung (Typen sind zur Compilezeitbekannt) dynamische Typisierung (Typen werden zur Laufzeit bestimmt) strenge Typisierung (Zusicherung, dass zur Laufzeit keine Typfehler auftreten) wichtig für DB (Optimierung, Effizienz, Sicherheit)

8 Vorlesung Datenbanken II SS Grundlegende OO-Konzepte von Programmiersprachen: Vererbung: Is-a-Hierarchie: Unterklasse ist Teilmenge der Oberklasse (logische Sicht) Typhierarchie: Vererbung von Verhalten, Substituierbarkeit (Benutzersicht) Klassenhierarchie: Vererbung der Implementierung (Implementierersicht) Wertvererbung/Objektvererbung: Vererbung von Zuständen (Datenbanksicht)

9 Vorlesung Datenbanken II SS Grundlegende OO-Konzepte von Programmiersprachen: Polymorphismus / dyn. Binden: Ad-hoc: Überladen von Funktionsnamen, implizite Typkonversion Universell: Variation einer einzigen Implementierung parametrisch: Typen als Parameter Teilmengen: Typen hängen über Typ-Untertyp-Beziehung zusammen

10 Vorlesung Datenbanken II SS Grundlegende OO-Konzepte von Programmiersprachen: Metaklassen: Zuordnung von Attributen zu einer ganzen Klasse statische Attribute (z.b. C++) Klassen sind wiederum Objekte (z.b. Smalltalk)

11 Vorlesung Datenbanken II SS Ziel der OO-DBMS ist die Überwindung des impedance mismatch zwischen OO-Programmen und DBMS die Wirtssprache wird zur Datendefinitionssprache Objekt-orientierte DBS: DB ist eine Menge von Klassen ( Relationen) eine Klasse(n) (-extension) ist eine Menge von Objekten ( Tupeln) Objekt-relationale DBS: oberstes Konstrukt bleibt eine Relation Domänen werden auf Klassen abgebildet Objekte sind komplexe Werte

12 Vorlesung Datenbanken II SS Erweiterte Konzepte gegenüber RDBS: strukturierte/komplexe Domänen keine Unterscheidung zwischen systemseitigen und benutzerspezifischen Domänen. eine DB speichert Implementierungen von Methoden DB-Objekte haben eine persistente oid (nicht wertbasiert) Vererbungshierarchie Komponentenverweise über oids

13 3.2 OO-Erweiterungen in SQL:1999, SQL:2003 strukturierte/komplexe Domänen: Row-Typen: CREATE TABLE Person ( Name CHAR(20), Address ROW(Number INTEGER, Street CHAR(20), ZIP CHAR(5)) Zugriff über: SELECT P.Address.ZIP FROM Person P Row-Konstruktor: VALUES( John Doe, ROW(666, Hollow Rd., )) Vorlesung Datenbanken II SS

14 Vorlesung Datenbanken II SS OO-Erweiterungen in SQL:1999, SQL:2003 Benutzerdefinierte Typen (UDTs): CREATE TYPE PersonType AS ( Name CHAR(20), Address ROW(Number INTEGER, Street CHAR(20), ZIP CHAR(5))); CREATE TYPE StudentType UNDER PersonType AS ( Id INTEGER, Status CHAR(2)) METHOD award degree() RETURNS BOOLEAN; CREATE METHOD award degree() FOR StudentType LANGUAGE C EXTERNAL FILE file:/home/admin/award degree ;

15 Vorlesung Datenbanken II SS OO-Erweiterungen in SQL:1999, SQL:2003 persistente OIDs (typed tables): CREATE TABLE Student OF StudentType REF IS stud oid; CREATE TABLE TRANSCRIPT ( Student REF(StudentType) SCOPE Student, CrsCode CHAR(6), Semester CHAR(6), Grade CHAR(1) ) Nur Tupel in typed tables haben OIDs. Unterscheidung Wert Referenz wie in C++ Referenzierung: T.Student->Address.Street

16 Vorlesung Datenbanken II SS OO-Erweiterungen in SQL:1999, SQL:2003 Vererbung über Supertables: CREATE TABLE Student OF StudentType UNDER Person Kollektionen (mengenwertige Attribute): CREATE TYPE StudentType UNDER PersonType AS ( Id INTEGER, Status CHAR(2), Enrolled REF(CourseType) MULTISET ); SELECT S.Id, C.Name FROM Student S, Course C WHERE C.CrsCode IN ( SELECT E -> TmpCrsCode FROM UNNEST(S.Enrolled) AS TmpCourse(TmpCrsCode) E);

17 Vorlesung Datenbanken II SS Kriterien für OODBS [Atkinson et al. (1989) The OO Database Manifesto ] Notwendige Eigenschaften: 1 Darstellung komplexer Objekte aus einfachen durch Anwendung von Konstruktoren (Orthogonalität: Konstruktor ist auf jedes Objekt anwendbar) 2 Objektidentität: Objekte können Komponentenobjekte über Referenzen teilen ( nur ein Update notwendig) 3 Einkapselung: Trennung von Spezifikation und Implementierung ( logische Datenunabhängigkeit)

18 Vorlesung Datenbanken II SS Kriterien für OODBS Notwendige Eigenschaften (Fortsetzung): 4 Typen- und Klassen: Typ: gemeinsame Eigenschaften/Verhalten Klasse: Object factory (generiert neue Objekte) Objekt warehouse (Extension einer Klasse) Klassen können zur Laufzeit manipuliert werden dynamisches Binden notwendig

19 Vorlesung Datenbanken II SS Kriterien für OODBS Notwendige Eigenschaften (Fortsetzung): 5 Klassen- und Typhierarchien (Vererbung): Substitution (Operationen übertragen) Inklusion (Klassifikation, basiert auf Struktur) Constraint (Struktur + Bedingungen) Spezialisierung (instanzbasiert, spezifischere Informationen)

20 Vorlesung Datenbanken II SS Kriterien für OODBS Notwendige Eigenschaften (Fortsetzung): 6 Dynamisches Binden / Overloading 7 Computational completeness (berechnungsvollständig) 8 Erweiterbarkeit (Typen/Domänen) 9 Persistenz 10 Secondary storage management, Indexmanagement 11 Concurrency ( Mehrbenutzerbetrieb) 12 Recovery (Ausfallsicherheit)

21 Vorlesung Datenbanken II SS Kriterien für OODBS Notwendige Eigenschaften (Fortsetzung): 13 Ad hoc Anfragesprache Hochsprache Effizenz, Optimierbarkeit anwendungsunabhängig anwenbar auf jede DB (inkl. benutzerdefinierte Typen)