Objektorientierte Datenbanken

Präsentation zum Thema: "Objektorientierte Datenbanken"—  Präsentation transkript:

1 Objektorientierte Datenbanken
Ralf Möller, FH-Wedel Beim vorigen Mal: Anfragesprachen: SQL (kurz) Mehrbenutzerbetrieb und Sperren Transaktionen Anbindung an Programmiersprachen Probleme der relationalen Datenbanktechnologie Heute: Objektorientierte Modellierung

2 Probleme relationaler Datenbanktechnologie
Zwar methodisch saubere aber schwierig zu lernende manuelle Umsetzung des Entwurfsmodells (ERM) in das Implementierungsmodell Zersplitterung von „zusammengehörigen Daten“ durch Normalisierung Joins bei navigierendem Zugriff sehr aufwendig Probleme bei Änderung des Datenmodells wegen fehlender Kapselung Impedance Mismatch Sprache für Integritätsbedingungen meist schwach (hier nicht vertieft)

3 „Zersplitterung“: Pointierte Darstellung
Relationale Modellierung bedingt folgende Sicht: Bevor ein Auto in der Garage abgestellt werden kann, muß es in seine tausend Einzelteile zerlegt und in den dafür vorgesehenen Fächern ablegt werden. Bevor es wieder benutzt werden kann, ist ein komplizierter Zusammenbau erforderlich.

4 Impedance Mismatch Datenmodellierungsform in Programmiersprachen paßt nicht zu Form in Datenbanken Programmiersprachen: Record/Tupelorientiert Mit hoher Frequenz einfache Operationen durchführen Datenbanksysteme: Mengenorientiert Mit niedriger Frequenz komplexe Operationen durchführen [F. Matthes, J.W. Schmidt]

5 Objektorientierte Modellierung (1)
Was ist ein Objekt? Zusammensetzung von Daten und Operationen Teile der Zusammensetzung sind durch Attribute gekennzeichnet Objekte haben einen Zustand Zugriff nur über wohldefinierte Schnittstellen (Kapselung) Objektspezifische Operatoren Objekte bekommen automatisch eine Identifikation (OID) Orthogonalitätsprinzip Zusammengesetzte Daten wie Elementardaten behandeln soweit sinnvoll Teile (Attributwerte) können wieder Objekte sein

6 Objektorientierte Modellierung (2)
Setze- und Erfragefunktionen für Attributwerte als Spezialfall objektspezifischer Operationen Aktivierung von Operationen durch Nachrichten Software-Engineering-Prinzipien Kapselungsprinzip: Wer darf welche Attribute wo sehen/ändern? Wer darf welche Nachricht an wen senden? Interne Sicht (Attribute) vs. Externe Sicht (Nachrichten) Externe Sicht bedingt höheren Ressourcenverbrauch Festlegung der Attribute und Operatoren nicht für genau ein Objekt, sondern für eine Menge von Objekten gleicher Art Eine solche Menge von Objekten gleicher Art heißt Klasse (vgl. Entity in ERM)

7 Unified Modeling Language (UML)
Der UML-Teil dieser Vorlesung enthält Material von Eckhardt Holz, Humboldt-Universität Berlin Als detaillierter Referenz sei auch „The Unified Modeling Language – Reference Manual“ empfohlen

8 UML Konzepte Objekte / Instanzen einer Klasse
Klassen beschreiben die statische Struktur von Objekten / Instanzen Klassen sind gekennzeichnet durch: Name (aus dem Vokabular der Problemdomäne gewählt) Attribute (beschreiben die Struktur der Instanzen einer Klasse) Operationen (beschreiben das Verhalten der Instanzen einer Klasse) Objekte erzeugen: Instantiieren Automatische Vergabe einer OID

9 Statische Strukturdiagramme (1)

10 Basis-Datentypen Beschreibung des Wertebereich von Attributen
Integer, short, ... Real String ...

11 Funktionalität ohne Struktur: Interfaces
Nur Beschreibung der Nachrichten die an Objekte gesandt werden können, die das Interface implementieren (d.h. des Protokolls, das die Objekte unterstützen) Keine Beschreibung der Struktur der Objekte Auswahl der konkreten Struktur nach pragmatischen Gesichtspunkten zur Erzeugungszeit einer Instanz

12 Statische Strukturdiagramme (2)

13 Relationen: Graphische Notation
Komposition Vgl. Relationships in ERM

14 Relationen: Beispiel für Komposition

15 Relationen in Strukturdiagrammen: Bedeutung
Assoziationen, Aggregationen und Komposition modellieren auf Klassenebene Beziehungen zwischen Instanzen (der beteiligten Klassen) Generalisierungen modellieren Beziehungen zwischen Klassen (d.h. Mengen von Instanzen) Abhängigkeiten haben keine wohldefinierte Semantik

16 Relationen: detailliertere Beschreibung
Multiplizität gibt an, wieviel Objekte an der Relation beteiligt sind Navigierbarkeit beschränkt den bidirektionalen Charakter von Relationen Constraints beschränken den Gültigkeitsbereich von Relationen Rollennamen beschreiben die Endpunkte der Relation

17 Relationen: Multiplizitäten

18 Klassen und Objektdiagramme (Beispiel)
Kostet Erbringt Erbringt

19 Multiplizität Jedes Element von Klasse A steht mit mindestens i Elementen der Klasse B in Beziehung ... und mit maximal j vielen Klasse-B-Elementen Analoges gilt für das Intervall k..l Multiplizitätsangabe ist analog zur Funktionalitätsangabe im ER-Modell Nicht zur (min,max)-Angabe: Vorsicht!

20 Klassen und Assoziationen

21 Aggregation

22 Begrenzungsflächenmodellierung von Polyedern

23

24 Mehrstellige Relationen

25 Generalisierung Generalisierung ist eine Relation zwischen einer Superklasse und ihren Subklassen. Zwei Mechanismen: Generalisierung Spezialisierung Gemeinsame Attribute, Operationen und Relationen werden auf dem höchsten anwendbaren Hierarchieniveau gezeigt Generalisierungen können Namen haben (!)

26 Generalisierung (Beispiel)

27 Abstrakte Klassen Dienen auf Modellierungsebene zur Beschreibung gemeinsamer Eigenschaften (Attribute und Operationen) Werden nicht instantiiert

28 Generalisierung: Constraints
overlapping, disjoint complete, incomplete

29 Generalisierung und Vererbung
Attribute Vererbung „nach unten“ Sichtbarkeit steuerbar (public, protected, private) Operationen Dynamisches Binden bei Operationen mit gleichem Namen in Unterklasssen speziellste Operation (zuerst) anwenden

30 Assoziationen: Constraints
Subset ...

31 Zusammenfassung, Kernpunkte
UML-Objektbegriff, statische Struktur Objektorientierte Modellierung auf Entwurfsebene Klassen und Instanzen Attribute (inkl. Sichtbarkeit) Methoden Klassenbeziehungen Generalisierung, Zerlegung Auf Klassenebene beschriebene Instanzenbeziehungen Relationen: Komposition, Aggregate, Assoziationen

32 Was kommt beim nächsten Mal?
Objektorientierte Modellierung, Teil 2 Umsetzung in Implementierungsmodell: Java