Объектно-ориентированные базы данных

Одной из новейших областей исследований баз данных является их создание на основе объектно-ориентированной парадигмы. В результате получается объектно-ориентированная база данных (object-oriented database), состоящая из объектов, связи между которыми отражают отношения между объектами. Например, объектно-ориентированная реализация базы данных сотрудников из предыдущего раздела могла бы включать три класса (то есть три типа объектов): EMPLOYEE, JOB и ASS6NMENT. Объект класса EMPLOYEE мог бы содержать такие элементы, как Emplld, Name, Address и SSNum; объект класса JOB — элементы Jobld, JobTitle, Ski 11 Code и Dept; объект класса ASSGNMENT — элементы StartDate и TermDate.

Концептуальное представление такой базы данных (рис. 9.13) образуется объектами и соединяющими их линиями, показывающими отношения между различными объектами. Рассмотрев объект типа EMPLOYEE, мы увидим, что он связан с набором объектов типа ASSIGNMENT, представляющих различные назначения сотрудника на должности. В свою очередь, каждый из объектов типа ASSIGNMENT связан с объектом типа JOB, обозначающим должность, которую занимал или занимает сотрудник. Таким образом, все назначения сотрудника на различные должности можно найти, проследив связи, идущие от объекта, представляющего сотрудника. Аналогично можно узнать, какие сотрудники занимали определенную должность, изучив ссылки от объекта, представляющего должность.

Связи между объектами в объектно-ориентированной базе данных обычно поддерживаются СУБД, поэтому подробности их реализации не касаются программиста, разрабатывающего приложения. Когда новый объект добавляется в базу данных, приложению необходимо только указать, с какими объектами его нужно связать в базе. СУБД сама создает необходимую для регистрации этих связей систему указателей. В частности, СУБД может связать объекты, обозначающие назначения на разные должности определенного сотрудника, в стиле, схожем со связным списком.

Другая задача объектно-ориентированной СУБД — обеспечивать постоянное хранение переданных ей объектов. Такое требование может казаться очевидным, но в действительности хранение отличается от обычного способа работы с объектами. В обыкновенной объектно-ориентированной программе объекты, созданные в ходе выполнения, удаляются во время завершения программы. В этом смысле объекты считаются временными. Но объекты, созданные и помещенные в базу данных, должны быть постоянными — то есть их необходимо сохранить после того, как программа, создавшая их, завершится. Поэтому обеспечение постоянного хранения объектов — это существенное отклонение от нормы.

Сторонники объектно-ориентированных баз данных приводят множество аргументов в защиту того, что объектно-ориентированный подход к разработке базы данных лучше, чем реляционный. Один из аргументов заключается в том, что он обеспечивает единую парадигму разработки всей системы программного обеспечения (приложения, СУБД и самой базы данных). В противоположность этому, исторически приложения для обмена данными с реляционными базами данных создаются на императивном языке программирования. Но при этом всегда возникают конфликты между императивной и реляционной парадигмами. На нашем уровне изучения это различие едва ли заметно, но оно всегда являлось причиной множества ошибок в программном обеспечении. Однако мы можем оценить тот факт, что объектно-ориентированная база данных в сочетании с объектно-ориентированным приложением создают однородный образ объектов, общающихся между собой внутри единой системы, тогда как реляционная база данных и императивное приложение вызывают образ двух структур различной природы, пытающихся найти общий интерфейс.

Чтобы понять другое преимущество объектно-ориентированных баз данных над их реляционными конкурентами, рассмотрим проблему хранения имен сотрудников в реляционной базе данных. Если полное имя (фамилия, имя и отчество) целиком хранится в одном атрибуте отношения, то выполнять запросы, относящиеся только к фамилиям, становится неудобно. Если же имя хранится в трех разных атрибутах — фамилия, имя и отчество, — то вызывает неудобства обработки имен, не подходящих под шаблон «фамилия, имя, отчество». В объектно-ориентированной базе данных эти проблемы можно спрятать в объекте, где хранится имя сотрудника. Имя можно записать в интеллектуальный объект, который сможет выдать имя сотрудника в различных форматах. Так, с использованием объектов обработка только фамилий становится такой же простой, как и работа с полными именами, девичьими фамилиями или прозвищами. Детали, связанные с каждой задачей, будут инкапсулированы в пределах объектов.

Возможность инкапсулировать технические подробности различных форматов данных полезна и в других случаях. В реляционной базе данных атрибуты отношения являются частью общего дизайна базы данных, поэтому типы, связанные с этими атрибутами, появляются во всей СУБД. (Необходимо объявлять временные переменные подходящих типов и разрабатывать процедуры для обработки данных различных типов.) Таким образом, расширение реляционной базы данных за счет добавления атрибутов новых типов (к примеру, звуковых и видео) может быть проблематичным. Действительно, это потребует расширения множества процедур во всей базе данных, чтобы они могли работать и с новыми типами. С другой стороны, в объектно-ориентированной модели процедуры, которые используются для получения объектов, обозначающих имена сотрудников, могут извлекать информацию, например из объекта, представляющего видеоклип, так как различие в типах может быть скрыто внутри соответствующих объектов. Следовательно, при помощи объектно-ориентированного подхода удобнее конструировать мультимедийные базы данных — эта возможность уже является существенным преимуществом.

Еще одно преимущество, которое объектно-ориентированная парадигма предлагает для разработки баз данных, — это возможность хранения интеллектуальных объектов вместо обычных данных. Это означает, что объект может содержать методы, описывающие, как он будет отвечать на сообщения, относящиеся к его содержимому и связям. Например, каждый объект класса EMPLOYEE (см. рис. 9.13) может содержать методы для вывода и обновления информации, хранящейся в объекте, а также для вывода предыдущих должностей сотрудника и, возможно, для регистрации перевода сотрудника на новую должность. Аналогично, каждый объект класса JOB может обладать методами для вывода характеристик должности и, возможно, для вывода списка сотрудников, которые занимали эту должность. Так, чтобы получить историю работы сотрудника в компании, нам не нужно будет создавать внешние процедуры, описывающие, как получить информацию. Вместо этого мы просто попросим соответствующий объект сотрудника рассказать его историю работы. Таким образом, способность создавать базы данных, объекты которых могут интеллектуально отвечать на запросы, предлагает исключительный набор возможностей, далеко превосходящий возможности традиционных реляционных баз данных.