論面向對象的數據庫技術論文

論文摘要：面向對象的數據庫極有可能是數據庫發展的方向，關係型數據庫已顯得力不從心，面向對象技術已經滲透到了數據庫領域，把面向對象的方法和數據庫技術結合起來可以使數據庫系統的分析、設計最大程度地與人們對客觀世界的認識相一致。面向對象數據庫的技術機理並不高深，但它的設計思想卻極有價值。

論文關鍵詞：關,鍵,詞,數據庫,面向對象,技術

(JinchangMunicipalPublicSecurityBureauGansuJingchang737100)隨着應用的日趨複雜和智能化，傳統的關係數據庫的缺點一點點的暴露出來，人們迫切希望產生一種新的數據庫解決方案來適應這些複雜需求。一種新的解決方案呼之欲出。而這個解決方案極有可能就是面向對象數據庫技術。面向對象數據庫的技術機理並不高深，但它的設計思想卻極有價值。在傳統的面向對象應用開發中，由於傳統的關係數據庫開發風格完全不同於面向對象風格，使得許多程序員難以從複雜的SQL編程中解脫出來（儘管已經有一些成熟的ORM技術框架，如Hibernate，但程序員仍需要做大量的數據庫代碼工作），從而也無法從實質上提高工作效率。

1、面向對象數據庫技術概述

面向對象是當前計算機界關心的重點，面向對象是一種新的方法學，也是一種認知方法學。它是一種支援模組化設計和軟件重用的實際可行的編程方法，它把程序間的邏輯活動建立在對象間的消息傳遞之上，且設計上更加符合現實世界，更加自然，所以面向對象方法得到了更廣泛的應用。

面向對象數據庫系統是爲了滿足新的數據庫應用需要而產生的新一代數據庫系統。在數據庫中提供面嚮對象的技術是爲了滿足特定應用的需要。隨着許多基本設計應用(如MACD和ECAD)中的數據庫向面向對象數據庫的過渡，面向對象思想也逐漸延伸到其它涉及複雜數據的應用中，其中包括輔助軟件工程(CASE)、計算機輔助印刷(CAP)和材料需求計劃(MRP)。這些應用如同設計應用一樣在程序設計方面和數據類型方面都是數據密集型的，它們需要識別於類型關係的存儲技術，並能對相近數據備份進行調整。

セ褂行磯嚶τ靡求多媒體數據庫。它們要求以集成方式和文字或圖形資訊一起處理關係數據，這些應用包括進階辦公室系統的其它文檔管理系統。

ッ嫦蚨韻笫據庫從面向程序設計語言的擴充着手使之成爲基於面向對象程序設計語言的面向對象數據庫。例如：ONTOS、ORION等，它們均是C++的擴充，熟悉C++的人均能很方便地掌握並使用這類系統。

面向對象數據庫研究的另一個進展是在現有關係數據庫中加入許多純面向對象數據庫的功能。在商業應用中對關係模型的面向對象擴展着重於性能優化，處理各種環境的對象的物理表示的優化和增加SQL模型以賦予面向對象特徵。如UNISQL、O2等，它們均具有關係數據庫的基本功能，採用類似於SQL的語言，用戶很容易掌握。

2．面向對象數據庫的優點

面向對象數據庫是數據庫技術與面向對象程序設計方法相結合的產物，由於同是面向對象方法學，所以其具有了所有面向對象的優點。同時，由於數據庫主要操作的是集合（而不是單個數據），所以其又具有自身的特點和優點。

（1）提高數據庫開發效率

由於面向對象本身的親和性，使得人們可以使用更自然的方式來開發數據庫，而不必像關係數據庫那樣考慮到方方面面諸如規範到第幾範式等等問題，大大的提高了開發效率。同時，由於面向對象開發的流行，人們往往更熱衷於使用面向對象的方式思考問題，這也無形中提高了數據庫系統的開發效率。再有，應用於數據庫間的交互將變得更加直接和方便，因爲加入應用也是面向對象的，那麼可以將面向對象數據庫中的對象直接映射到應用程序的對象中。比如當前J2EE開發中流行的EJB以及開源的Hibernate等框架技術就是在關係數據數據庫與面向對象間搭橋方面做了積極的工作。而對於面向對象數據庫來數，EJB和Hibernate等中間技術將顯得無用，人們可以直接將數據庫中的資訊轉換到基於面向對象技術應用程序的對象中，而且效率更高（因爲無需中間層的轉化）。程序員可以徹底的從持久層複雜的開發邏輯中解放出來，投入跟爲重要的業務邏輯開發中，而且再也不用寫複雜的SQL語句，因爲應用中的編程和數據庫中的編程時一致的【1】。

（2）數據庫本身可以完成複雜的邏輯

由於使用了面向對象方法學，在數據庫中編寫複雜的邏輯變得簡單了，於是，人們可以在數據庫中加入複雜的邏輯，而且可以和在應用中添加的邏輯相互銜接。目前，主流數據庫都提供了過程化查詢語言，但畢竟還是過程化的'，它天生就不如面向對象方法高效簡單，因此人們往往並不想使用過程化查詢語言實現太複雜的邏輯，因爲它將導致開發和維護困難，提升成本。

在數據庫中使用數據庫查詢語言實現複雜的基於面向對象的業務邏輯是面向對象數據庫的一大亮點。這不僅使得程序的開發和維護變得簡單，而且執行性能也得到了提升（因爲在數據中實現的邏輯總比在應用中實現的邏輯快那麼一兩步）。

（3）低冗餘性和高效性

在關係數據庫中，低冗餘和高效一直是魚和熊掌不可兼得的狀態。低冗餘往往會使得查詢困難並最終導致數據庫效率降低（因爲將產生可觀的笛卡爾集或者生成複雜的查詢優化方案，從而降低效率）。而在面向對象數據庫中，查詢將變成對對象ID和消息的傳遞（也就是方法調用），從而消除了大範圍的笛卡爾集帶來的困擾，提高數據庫的訪問效率。同時，由於面向對象的封裝性，使得面向對象數據庫在設計程序時天生就已經達到了相當於關係數據庫中的第三範式的設計準則。因此面向對象的數據庫天生就是低冗餘的。

（4）提高軟件的可重用性

原因很簡單，因爲面向對象的設計思想本來就要求你把業務邏輯封裝到一個個對象中，並透過給它們傳遞消息調用業務邏輯計算。這樣，你就不得不首先把一些通用的業務邏輯設計在一個個類中，下次使用只需調用它們即可。同時，面向對象方法還有繼承該概念，繼承使得功能可以從一個類直接擴展到它的子類中。另外，多態，動態聯編等技術以及設計模式的應用使得代碼的可複用性得到了最大限度的擴展【2】。

3．面向對象方法學在計算機領域中的應用

面向對象數據庫系統可以應用於複雜的諸如人工智能等領域，也可以使用於傳統的企業級應用。總之，面向對象數據庫可以應用在所有關係數據庫能夠應用的地方，且在許多方面效能更高，比如人工智能和其他較爲複雜的應用中。面向對象數據庫現在已經存在一些實現，主要是三條路線：

（1）以關係數據庫和SQL爲基礎的擴展關係模型

這種方式的優點是適宜於市場推廣，缺點是無法做到純粹的面向對象性。這個方式已經在各大主流數據庫總得到實現，如Oracle、DB2等。

（2）以面向對象程序設計語言爲基礎

這種方式是以面向對象程序設計語言爲基礎的，研究持久的程序設計語言。這種方式的優點是它是純粹的面向對象的，缺點是難以進行市場推廣。

（3）建立新的面向對象數據庫

這種方式已經有一些實現，如法國O2Technology公司的O2系統。優缺點與第二條路線一致，基於研究的目的，本文中的面向對象數據庫的簡易實現版本是以這種方式爲基礎的。

4．面向對象技術和數據庫技術的結合沿着三種途徑發展【3】：

1）面向對象數據庫管理系統（OODBMS）

面向對象數據庫管理系統以一種面嚮對象語言爲基礎，增加數據庫的功能，主要支援持久對象和實現數據共享。利用類來描述複雜對象，利用封裝方法來模擬對象行爲，利用繼承性來實現對象的結構和方法的重用。但是這種純粹的面向對象數據庫管理系統不能支援SQL語言，不能和現有的數據庫結合起來，在擴展性和通用性方面受到限制。

2）對象關係數據庫管理系統（ORDBMS）

對象關係數據庫管理系統既支援SQL語句，也支援面向對象技術，實現了傳統數據庫技術和麪向對象技術的完美結合。全球的數據庫生產商爭相研發這種數據庫產品，數據庫生產商競爭的一個焦點是如何在現有的數據庫中加入面向對象技術。

3）對象關係映射數據庫系統（ORMDBMS）

對象關係映射數據庫系統是在對象層和關係層之間建立一個映射層，使得數據源中的關係數據能夠進入對象領域，並且作爲對象供上層應用使用。

5、面向對象技術在數據庫中的實現

將面向對象技術應用到關係數據庫中可以有兩種方式：

一種方式是把面向對象技術中的對象作爲關係數據庫系統中的一種新的數據模型。關係表中的屬性值包含對象指針，對象數據的操作在關係數據庫之外進行。把面向對象數據模型（ODM）和關係數據模型（RDM）結合起來，對關係數據庫管理系統進行擴充，但對象查詢功能受到一定的限制。

另一種方式是把面向對象接口添加在關係數據庫中，在關係數據庫系統中增加一個對象至關係轉換器，將上層的面向對象模式轉化爲關係存儲模式，存放到關係數據庫中。這樣，在面向對象的數據庫中關係存儲模型位於底層，數據庫用戶可以利用標準的面向對象數據庫語言進行查詢處理，用戶輸入的面向對象數據庫語言被轉換成關係數據庫語言，從而對底層的關係存儲模式進行查詢等處理，同時將操作結果按照對象方式返回給用戶。這種實現方式使得數據庫管理系統在實現關係模型和麪向對象模型之間的模型轉換時需要一定的開銷，執行效率比直接面向對象數據庫要低一些，但這種擴充方式實現比較簡單。下面主要介紹一下第二種方式是如何實現的：

面向對象技術透過映射接口和關係數據庫相結合，面向對象數據庫強調的是對象的屬性、方法和對象間的關係，設計這種類型的數據庫需要理解對象到關係數據庫表的映射方法。這種映射方法透過將對象類生成爲SQL語言中的數據定義語言（DDL）來將對象轉換成一個好的概念層的數據模型（DDL）【4】。

6.結論

隨着計算機技術的飛速發展，現有的數據庫技術不能滿足計算機網絡、多媒體技術、CAD/CASE等領域的需要，面向對象技術應用到現有的數據庫中應運而生。面向對象技術和數據庫技術結合的三種途徑以及面向對象技術應用到數據庫中的優勢，透過在關係數據庫中增加一個對象至關係轉換器，把面向對象接口添加到關係數據庫中來實現面向對象技術在關係數據庫中的應用。

參考文獻

1 Alex Kriegel and Boris 寶典[M].北京:電子工業出版社,2003. 1~200

2 Bruce king In Java 4 [M].北京:機械工業出版社,2006.1~600