Объектно-ориентированные и объектно-реляционные СУБД

 

В середине 80-х годов исследователи БД стали рассматривать вопросы, выходящие за рамки реляционной модели. Традиционно существовало четкое разделение программ и данных. Этот подход хорошо работал, пока речь шла только о таких данных как числа, символы, массивы. Но если данные представляли объект «документ», «графический образ», «звук» или «карта», то методы работы с ними становились специфичными и труднореализуемыми. СУБД должны позволять прикладным специалистам отображать все типы данных для своих предметных областей.

Шла напряженная работа в двух направлениях:

1) объединение объектно-ориентированного подхода и реляционных систем;

2) замена реляционной модели, ориентируясь исключительно на объекты.

В результате в конце 1980-х на рынке появилось более десяти СУБД – объектно-реляционных и объектно-ориентированных СУБД (ООСУБД). Процесс миграции реляционных систем в объектную среду продолжается и в настоящее время, и это явление может рассматриваться как одна из тенденций развития СУБД.

В отличие от реляционных БД, берущих начало в управлении данными информационных систем, корни ООСУБД в большой мере лежат в языках программирования. В ООСУБД встроенный язык программирования является также и языком манипулирования данными. Большинство ООСУБД используют в качестве встроенных языков программирования С++ либо Smalltalk. В последнее время в этой среде начинает активно использоваться язык Java.

В основе ООСУБД лежит объектно-ориентированная модель обработки данных, базирующаяся на следующих понятиях:

ü объекты – как отражение сущностей реального мира средствами проектирования БД. Каждый объект имеет уникальный идентификатор, состояние и поведение. Состояние объекта определяется множеством значений его атрибутов. Поведение объекта описывают методы, называемые процедурами или операциями;

ü классы– как объекты, схожие по поведению и другим свойствам;

ü наследование - новый класс объектов можно образовать на основе уже существующего класса, называемого базовым или родительским;

ü инкапсулирование – способ доступа к данным только лишь в соответствии с правилами поведения, не запрещенными или явно разрешенными объектом;

ü расширяемость - возможность свободно добавлять в БД новые объекты и связанные с ними правила поведения данных, не вступая в конфликт с существующими объектами и приложениями;

ü полиформизм - способность объектов по-разному реагировать на одно и тоже событие в окружающем мире.

Главной характерной чертой объектно-ориентированных БД (ООБД) является способность хранить информацию о сложных объектах с исчерпывающим описанием взаимосвязей между ними и их динамического поведения. В них составной частью описания объекта является программа, которая представляет процедуру или функцию, способную производить действия над атрибутами объекта в случае наступления тех или иных событий. То есть, осуществляется связывание данных и программ согласно принципу инкапсулирования. Это новая идея.

Благодаря указанным свойствам объектно-ориентированные СУБД поддерживают новый класс БД с умеренно большими совокупностями записей и чрезвычайно сложными наборами связей между записями. С БД такого типа приходится работать, например, в проектировании автомобиля или самолета, когда задействованы тысячи деталей, причем все они организованы в чрезвычайно сложный список материалов. В этой среде производительность ООБД в сравнении с реляционными БД существенно возрастает, поскольку они обрабатывают все связи проще и эффективнее, из-за того, что информация о связях содержится в самих записях.

Наиболее известные коммерческие ООСУБД –GemStone, Vbase, ORION, PDM, IRIS. Их краткий обзор см. в пособии [11].

Если ООСУБД конструируются с "чистого" листа, то объектно-реляционные СУБД являются модификацией реляционных СУБД - объектная ориентация включается в существующую широко признанную реляционную модель данных.

Существуют два различных подхода к объединению объектно-ориентированной и реляционной технологии. Первые попытки такого объединения были гибридными.

Гибридные СУБД, как и обычные реляционные системы, включают реляционные внутренние механизмы управления данными, но в их архитектуре предусматривается уровень объектно-ориентированного внешнего интерфейса, с которым приложения могут взаимодействовать точно так же, как если бы они работали с ООСУБД. В гибридных СУБД должны выполняться алгоритмы отображения объектов, видимых на внешнем интерфейсе, в таблицы поддерживающей реляционной БД. И наоборот, объекты должны воспроизводиться из их представления в табличной среде хранения, когда они запрашиваются пользователями или приложениями.

Такой подход был популярен в конце 80-х гг. не столько в коммерческих СУБД, сколько в программных продуктах для автоматизации программирования (CASE), для автоматизации проектирования (CAD), в репозитариях (базах данных, предназначенных для хранения не пользовательских данных, а системных данных) и в подобных средах, использующих реляционное управление средой хранения и предоставляющих пользователям и приложениям нереляционные интерфейсы.

Другой подход, технологически более продвинутый и предпочитаемый в настоящее время большинством разработчиков реляционных СУБД – расширенный реляционный подход. При таком подходе сами внутренние реляционные механизмы СУБД управления данными расширяются объектно-ориентированными возможностями, как-то, наследование, абстрактные типы данных и т.д.

Результаты многолетних исследований в области расширенных реляционных СУБД воплотились в 1996-1997 гг. в ряде коммерческих программных продуктов, представляющих собой объектно-реляционные серверы баз данных с расширяемой системой типов данных. К числу первых систем такого типа относятся: Informix Universal Server (Informix Software, 1996), Oracle8 (Oracle Corp., 1997), DB2 Universal Database (IBM Corp., 1997). Эти программные продукты составляют значительную долю рынка СУБД, и можно сказать, что объектно-реляционная технология уже состоялась.

Объектно-ориентированный подход занимает все более заметное место в формирующихся тенденциях развития информационных систем, в том числе и в управлении информацией.