Object Relational Mapping Layer

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1 Object Relational Mapping Layer Views Controlers Business logic GUI OO-application logic Object-relational-Mapping Relational DBMS Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 1/33

2 object relational mapping layer two concepts: descriptive query language SQL (set oriented) imperative programming language (tuple oriented) solution: build a mapping layer between the database and the application layer which functionality should the mapping layer provides? mapping of PHP objects and their relations to database tables encapsulation of SQL statements decoupling of the application logic from the database design which functionality should the mapping layer not provides? application logic Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 2/33

3 object relational mapping layer observation: a number of operations can be derived out of the ER-Diagram (or UML-Diagram): creation/deletion of objects modification of objects modification of relations between objects search for objects this functionality is also known as CRUD-funktionality (Create, Read, Update, Delete) Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 3/33

4 CRUD Interface - necessary methods id <0,n> plays_role <0,n> id Film <0,1> <0,n> Person birthday title year directs firstname surname Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 4/33

5 Tabellenstruktur CREATE TABLE person ( id INT (10) AUTO_INCREMENT, name VARCHAR (40) NOT NULL, vorname VARCHAR(40) NOT NULL, geburtsjahr YEAR(4), PRIMARY KEY(id) ) TYPE=InnoDB; CREATE TABLE film ( id INT (10) AUTO_INCREMENT, titel VARCHAR (100) NOT NULL, jahr year(4), regisseur_fk INT (10), FOREIGN KEY (regisseur_fk) REFERENCES person(id) ON DELETE SET NULL, PRIMARY KEY(id) ) TYPE=InnoDB; CREATE TABLE hat_rolle ( schauspieler_fk INT(10) NOT NULL, film_fk INT(10) not null, FOREIGN KEY(film_fk) REFERENCES film(id) ON DELETE CASCADE, FOREIGN KEY(schauspieler_fk) REFERENCES person(id) ON DELETE CASCADE ) TYPE=InnoDB; Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 5/33

6 Klassenstruktur in PHP (Variante 1) class CRUD_Film { private $id; private $title; private $year; private $regisseur; private $actors = array(); class CRUD_Person { private $id; private $firstname; private $surname; private $birthdate; private $directed_films = array(); private $films = array(); function construct(...) { } //... } function construct(...) { } //... } Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 6/33

7 Klassenstruktur in PHP (Variante 2) class CRUD_Film { private $id; private $title; private $year; private $regisseur_fk; class CRUD_Person { private $id; private $firstname; private $surname; private $birthdate; function construct(...) { } //... } function construct(...) { } //... } Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 7/33

8 static methods: CRUD Interface - necessary methods (Class CRUD_Person) $p = CRUD_Person::create($name,...) $p = CRUD_Person::get($id) $p_list = CRUD_Person::query($cond) instance methods: $p->delete() // Accessor/Mutatormethoden: $p->getfirstname(), $f->setfirstname($n) $p->getsurname(), $p->setsurname($n) $p->getbirthday(), $p->setbirthday($d) $p->getfilms() $p->getdirectedfilms() // Modification of Relationships $p->addfilm($film) $p->deletefilm($film) $p->adddirectedfilm($film) $p->deldirectedfilm($film) Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 8/33

9 static methods: CRUD Interface - necessary methods (Class CRUD_Film) $f = CRUD_Film::create($title, $year) $f = CRUD_Film::get($id) $f_list = CRUD_Film::query($cond) instance methods: $f->delete() // Accessor/Mutatormethoden: f->gettitle(), $f->settitle($t) $f->getyear(), $f->setyear($y) $f->getregisseur() $f->getactors() // Modification of Relationships $f->addactor($actor) $f->deleteactor($actor) $f->setregisseur($r) $f->unsetregisseur() Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 9/33

10 CRUD interface (1) relation between methods and SQL-statements method SQL-statement Parameter CRUD_Film::create($title, $year) CRUD_Film::get($id) CRUD_Film::query($cond) $f->delete() $f->settitle($title) INSERT INTO Film (title, year) -- mysql VALUES (?,?) INSERT INTO Film (title, year, id) -- oracle VALUES (?,?, seq.nextval) SELECT id, title, year, regisseur_fk FROM Film WHERE id =? SELECT id, title, year, regisseur_fk FROM Film WHERE $cond DELETE FROM Film WHERE id =? UPDATE Film SET title =? WHERE ID =? $title, $year $id $cond $this->id $title $this->id Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 10/33

11 CRUD interface (2) method SQL-statement SQL-parameter $f->addactor($actor) $f->deleteactor($actor) $f->getactors() INSERT INTO plays_role (actor_fk, film_fk) VALUES (?,?) DELETE from plays_role WHERE actor_fk =? AND film_fk =? SELECT prename, surname, id, birthday FROM Person, plays_role WHERE plays_role.film_fk =? AND plays_role.actor_fk=person.id $f->setregisseur($person) UPDATE Film SET regisseur_fk =? WHERE ID =? $f->getregisseur() SELECT surname, prename, id, birthday FROM Person WHERE id =? $actor->getid(), $this->id $actor->getid(), $this->id $this->id $person->getid(), $this->id $this->regisseur_fk Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 11/33

12 example implementation (getactors()) class CRUD_Film { // other methods in this class... function getactors() { $db = PDO_Util::getConnection(); $sql = "SELECT id, prename, surname, birthday FROM Person, plays_role WHERE plays_role.actor_fk=person.id AND plays_role.film_fk =?"; } $stmt = $db->prepare( $sql ); $stmt->execute(array($this->id)); $list = array(); while($row = $stmt->fetch()) $list[] = new CRUD_Person($row[0], $row[1], $row[2], $row[3]); return $list; } // end class Film Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 12/33

13 First Level Cache Werden Änderungen an den Objekten nicht sofort in die Datenbank geschrieben kann es sein, dass mehrere Kopien desselben Objektes im Speicher existieren, die einen unterschiedlichen Status haben Ausweg: Cache Prinzip: jedes Objekt, das aus Datenbank gelesen wird, wird in Cache eingetragen beim Zugriff auf DB wird geschaut ob sich Objekt nicht bereits in Cache befindet, wenn ja dann wird das Objekt zurückgeliefert (zusätzlich Performancegewinn!!) bei Commit werden die geänderten Objekte des Caches zurückgeschrieben Implementierung: z.b. mit assoziativem Array (Dictionary), wobei der Schlüssel durch Objekt-ID repräsentiert wird und der Wert durch das Objekt selbst (Reference auf Objekt) Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 13/33

14 First Level Cache $obj1 $hauptstadt $stadt3 Cache Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 14/33

15 Second level cache Bereits angefrage Datensätze verbleiben im Cache und werden bei späteren Anfragen von dort geladen Typischerweise asynchrone Synchronisation Geeignet für folgende Typen von Daten: geringe Änderungsrate unkritische Daten (non financial) Anwendungslokale (non shared) Daten Reference data geringe Anzahl von Instanzen jede Instanz ist mit vielen Instanzen anderer Klassen verbunden seltener Update Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 15/33

16 Synchronisation Szenario: User 1 liest Datensatz und modifiziert ihn in einer Bildschirmmaske User 2 liest anschließend denselben Datensatz und modifiziert ihn ebenfalls User 1 speichert den geänderten Datensatz zurück User 2 speichert ebenfalls den von ihm geänderten Datensatz zurück Problem: Änderungen von User 1 sind verloren gegangen Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 16/33

17 Lösungsansätze Pessimistische Synchronistaion zu bearbeitender Datensatz wird während der Dauer der Bearbeitung gesperrt (Sperrattribut, Tabelle(n) zur Sperrenverwaltung) Optimistische Synchronisation man geht von keiner Kollision aus tritt Kollision auf, so muss diese von der Anwendung/dem Anwender gelöst werden Prinzip: Datensatz erhält zusätzliches Attribut mit Zeitstempel oder Versionsnummer Bei jeder Modifikation wird Zeitstempel neu gesetzt, bzw. Versionsnummer hochgezählt Beim Abspeichern wird der aktuelle Wert des Zeitstempels bzw. der Versionsnummer mit verglichen Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 17/33

18 DDL (optimistische Synchronisation) create table Person ( id integer primary key, name varchar(40) not null, vorname varchar(40) not null, geburtsdatum date, version integer not null ); Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 18/33

19 Beispiel function update() { $db = PDO_Util::getConnection(); $sql = "update person set name=?, vorname=?, version=version+1 where id=? and version=?"; $values = array($this->name, $this->vorname, $this->id, $this->version); $stmt = $db->prepare( $sql ); } $stmt->execute( $values ); $affected_rows = $stmt->rowcount(); if ($affected_rows!= 1) throw new Exception("Objekt Person ($this->id) wurde inzwischen geändert"); else { } $this->version++; return true; update des Zählers in der Instanz bei Update versionsnummer hochzählen test ob Datensatz zurückgeschrieben wurde Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 19/33

20 Vererbung vorname name Person isa eintrittsdatum Kunde bonusmeilen Angestellte isa flugstunden sicherheitsstufe Bodenpersonal Pilot Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 20/33

21 relationale Modellierung 1 Tabelle pro Klassenhierarchie 1 Tabelle pro Klasse 1 Tabelle pro Verebungspfad Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 21/33

22 Eine Tabelle pro Klassenhierarchie Person Kunde Angestellter Bodenpersonal Pilot Person id typ name vorname bonusmeilen eintrittsdatum sicherheitsstufe flugstunden 001 K... Sven Vielflieg NULL NULL NULL 002 P... Maria 003 B... Sigi Albatros Sicher NULL NULL NULL E NULL 004 K... Andrea Flugangst 10 NULL NULL NULL Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 22/33

23 zugeh. DDL/DML-Statements create table Person ( id integer primary key, name varchar(40) not null, vorname varchar(40) not null, bonusmeilen integer, eintrittsdatum date, sicherheitsstufe integer, flugstunden integer, typ enum ('Kunde', 'Bodenpersonal', 'Pilot') ); insert into person (id, typ, vorname, name, bonusmeilen) values(1,'kunde','sven','vielflieg',600000); insert into person (id, typ, vorname, name, eintrittsdatum, flugstunden) values(2,'pilot','maria','albatros', ' ', 20000); Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 23/33

24 Fakultät IWI Eine Tabelle pro Klasse Person Kunde Angestellter Bodenpersonal Pilot Person id typ vorname name 001 Kunde Sven Vielflieg 002 Pilot Maria Albatros 003 Bodenpersonal Sigi Sicher 004 Kunde Andrea Flugangst Kunde id_fk bonusmeilen Bodenpersonal Angestellter id_fk eintrittsdatum Pilot id_fk 003 E sicherheitsstufe id_fk flugstunden Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 24/33

25 zugeh. DDL-Statements create table Person ( id integer primary key, name varchar(40) not null, vorname varchar(40) not null, typ enum ('Kunde', 'Bodenpersonal', 'Pilot') ); create table Kunde ( id_fk integer primary key, bonusmeilen integer, foreign key(id_fk) references Person(id) on delete cascade ); create table Angestellter ( id_fk integer primary key, eintrittsdatum date, foreign key(id_fk) references Person(id) on delete cascade ); create table Bodenpersonal ( id_fk integer primary key, sicherheitsstufe integer, foreign key(id_fk) references Angestellter(id_fk) on delete cascade ); create table Pilot ( id_fk integer primary key, flugstunden integer, foreign key(id_fk) references Angestellter(id_fk) on delete cascade ); Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 25/33

26 zugeh. DML-Statements insert into person (id, vorname, name, typ) values(1,'sven','vielflieg','kunde'); insert into kunde (id_fk, bonusmeilen) values(1, ); insert into person (id, vorname, name, typ) values(2,'maria','albatros','pilot'); insert into angestellter (id_fk, eintrittsdatum) values (2,' '); insert into pilot (id_fk, flugstunden) values (2,20000); Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 26/33

27 Fakultät IWI Eine Tabelle pro Vererbungspfad Person Kunde Angestellter Bodenpersonal Pilot Kunde id name vorname bonusmeilen 001 Sven Vielflieg Andrea Flugangst 12 Bodenpersonal id name vorname eintrittsdatum sicherheitsstufe 003 Sigi Sicher E Pilot id name vorname eintrittsdatum flugstunden 002 Maria Albatros Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 27/33

28 zugeh. DDL/DML-Statements create table Kunde ( id integer primary key, name varchar(40) not null, vorname varchar(40) not null, bonusmeilen integer ); create table Bodenpersonal ( id integer primary key, name varchar(40) not null, vorname varchar(40) not null, eintrittsdatum date, sicherheitsstufe integer ); insert into kunde (id, vorname, name, bonusmeilen) values(1,'sven','vielflieg',600000); insert into pilot (id, vorname, name, eintrittsdatum, flugstunden) values(2,'maria','albatros',' ',20000); create table Pilot ( id integer primary key, name varchar(40) not null, vorname varchar(40) not null, eintrittsdatum date, flugstunden integer ); Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 28/33

29 Methoden Statische Methoden: $pe = Person::create($name, $vorname) $ku = Kunde::create(..., $bonusmeilen) $bo = Bodenpersonal::create(...) $pi = Pilot::create(...) $px = Person::get(...) $personen = Person::query($cond) $piloten = Pilot::query($cond) Instanzenmethoden $p->gettype() // liefert Typname zurück $p->hastype($type) // true, falls der Typ von p // dem von $type oder einem // davon abgeleiteten // entspricht $p->delete() // Accessor + Mutatormethoden... // Beziehungsmethoden... Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 29/33

30 Performanceüberlegungen Instant loading vs. lazy loading lazy object generation (proxy objects) late execution von SQL-Update Statements Cache mit prepared-statements (z.b. Dictionary mit SQL-Statements als Key) Cache für Ergebnisse bei Beziehungen (Variante 2) Outer Join bei <0,1> Kardinalität Update nur auf geänderte Spalten Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 30/33

31 Application Logic Views Controlers Business logic GUI OO-application logic Object-relational-Mapping Relational DBMS Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 31/33

32 Application Logic Applikationslogik wird in Schicht oberhalb der OR-Mapping Schicht realisiert Applikationslogik ist unabhängig von darunterliegender Datenbankschicht Frage: wie wird Applikationslogik ins System integriert? Antwort: z.b. durch Unterklassenbildung (ableiten dercrud-klassen) Prinzip: class Film extends CRUD_Film { private... function construct(...) { parent:: construct(...);... } // Methods of class Film //... Notwendige Änderungen an OR-Schicht: OR-Schicht darf nur Instanzen der abgeleiteten Klassen erzeugen Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 32/33

33 Application Logic class Film extends CRUD_Film { // Realisierung der Applikationslogik unter Zuhilfenahme der Funktionalität // der durch die OR-Schicht bereitgestellte Funktionalität //... function numberofactors() { return count($this->getactors()); } } // weitere Methoden... Hinweis: Aus Performancegründen ist hier eventuell doch die Ausführung eines SQL-Statements sinnvoll!! Andreas Schmidt PHP (Teil 3) 33/33