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© 2014 Ralf Lämmel & SOFTLANG, Universität Koblenz-LandauSeite

Grundlagen relationaler Datenbanken

SOFTLANG Team, Universität Koblenz-Landau http://softlang.wikidot.com/startseite

Prof. Dr. R. Lämmel

1

http://softlang.wikidot.com/course:dbintro


Gliederung1. Einführung!

2. Das Relationale Modell

3. Datendefinition (SQL DDL)

4. Datenmanipulation (SQL DML)

5. Eingebettete Programmierung

6. Objektrelationale Abbildung

7. … ?

2

softlang.wikidot.com/course:dbintro


Einführung

• SQLware als ein Technologischer Raum

• Das 101companies-Projekt als didaktische Hilfe

• Befragung der Seminarteilnehmer

3 © 2014 Ralf Lämmel & SOFTLANG, Universität Koblenz-LandauSeite

Technologische Räume!!

SQLware ist ein technologischer Raum. Es ist einer von vielen.

4


Technologischer Raum = Technologie mit gemeinschaftlichen IT-Kontext

5

• SQLware — Etablierter Raum für Datenverwaltung • COBOLware — Klassischer Raum für geschäftl. Progr. • Javaware — Etablierter Raum für OO-Programmierung • XMLware — Interoperabilität für Datenaustausch • JSONware — Weiterer Raum für Interoperabilität • UMLware — Raum für Softwaremodellierung • MDEware — Model Driven Engineering • RDFware — Semantic Web und Linked Data


Bestandteile eines technologischen Raumes

6

• Anwendungsszenarien

• Programmiersprachen

• Datenrepräsentationsformate

• Entwicklungswerkzeuge wie Compiler oder IDEs

• Laufzeitwerkzeuge wie Bibliotheken

• Anfrage- und Transformationssprachen

• Lehrbücher und andere Wissensquellen der Gemeinschaft

• …

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Unterteilung der technologischen Räume nach dem „Daten“paradigma• Tabellen!

• Relationale Tabelle (SQL) • Schlüsselindizierte Dateien (Cobol)

• Bäume!• XML-Bäume • JSON-Bäume • Algebraische Terme (etwa in Haskell und F# und Skala)

• Graphen!• Objektgraphen (etwa in Java) • Modelle (etwa Objektdiagramme in UML)

Es gibt auch „Tricks“, um in XML und JSON mit Graphen zu arbeiten.


Bäume versus Tabellen versus Graphen

http://en.wikipedia.org/wiki/File:PSM_V18_D630_Restoration

_of_a_lepidodendron.jpg

XML für eine Firma



Id Name Address Salary Manager Department

1 Craig Redmond 123456 TRUE 42

2 Erik Utrecht 12345 FALSE 42

3 Ralf Koblenz 1234 FALSE 42

… … … … … …

Id Name Department Company

42 Research NULL 88

43 Development NULL 88

44 Dev1 43 88

… … … …

Employee

DepartmentId Name

88 ACME Corporation

… …

Company

Tabellen für eine Firma

Fremdschlüssel


Name ACME CorporationDepartments [o,…]

Name CraigAddress RedmondSalary 123456

Manager TRUE

:EmployeeName Erik

Address UtrechtSalary 12345

Manager FALSE

:EmployeeName Ralf

Address KoblenzSalary 1234

Manager FALSE

:Employee

:Company

Name ResearchDepartments […]Employees [o, o, o]

:Department


Objektgraph für eine Firma

Zeiger


• Prozedural (z.B. Cobol) • OO (z.B. Java) • Deklarativ

• Funktional (z.B. F#) • Logisch (z.B. Prolog) • Algebraisch (z.B. SQL)

• Modell-basiert (z.B. UML) • Multi-Paradigma

Ein Programmierparadigma ist ein fundamentaler Programmierstil. […] „Der Programmierung liegen je nach Design der einzelnen Programmiersprache verschiedene Prinzipien zugrunde. […] Programmierparadigmen unterscheiden sich durch ihre Konzepte für die Repräsenta t ion von s ta t i schen (wie beispielsweise Objekte, Methoden, Variablen, Konstanten) und dynamischen (wie beispielsweise Zuweisungen, Kontrollfluss, Datenfluss) Programmelementen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Programmierparadigma

3.Juni 2014

Unterteilung der technologischen Räume nach dem „Programmier“paradigma


Das OO-Paradigma

• Objekte kapseln Zustand (Daten) und Verhalten (Methoden).

• Objekte haben eine Schnittstelle = aufrufbare Methoden.

• Allein die Methoden greifen auf die Daten zu.

• Neue Objekte können instanziiert werden mittels Klasse bzw. Prototyp.

Message

Daten

Methode1

Methoden- auswahl

Methode2


Objekte als Abstraktion von physischen oder virtuellen Entitäten

Abstraction

Attribute

Methods

: Person

Birthday: 15.12.68Name: Lämmel

programeat

ValuesType of object

First: Ralf


Jedes Ding ist ein Objekt!• Physische Entitäten:

z.B. ein Student oder ein Haus

• Beobachtbare Entitäten: z.B. eine Wettersituation

• Virtuelle Entitäten: z.B. ein Konto in einer Online-Bank

• Programmierte Entitäten: z.B. ein Fenster oder ein Druckauftrag

14

Unterscheidung von Objekten in Analyse, Entwurf und Implementation.


Einführendes Beispiel: Wir wollen die Struktur für eine Anwendung

im Personalwesen modellieren.

MSFT

VB C#

DevHR

AndersErikPaul

Unternehmen

Abteilungen

Unter-abteilungen

Angestellte

Wir sehen auch Methoden vor: „total“

zum Gehaltssummieren und „cut“ zum Halbieren.


http://101companies.org/wiki/Contribution:argoUML

Teil-Ganzes-Beziehung

UML-Klassendiagramm für die Unternehmensstruktur

Ausgewählte Methoden


Eine Java-Klasse I/II

public class Department {

private String name; private Employee manager; private List<Department> subdepts = new LinkedList<Department>(); private List<Employee> employees = new LinkedList<Employee>(); public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public Employee getManager() { return manager; } public void setManager(Employee manager) { this.manager = manager; } public List<Department> getSubdepts() { return subdepts; } public List<Employee> getEmployees() { return employees; }

// Methods omitted}

Privater Zustand

Getter und Setter für DatenzugriffNächste Folie


Eine Java-Klasse II/II

public class Department {

// State omitted

public double total() { double total = 0; total += getManager().getSalary(); for (Department s : getSubdepts()) total += s.total(); for (Employee e : getEmployees()) total += e.getSalary(); return total; }

public void cut() { getManager().cut(); for (Department s : getSubdepts()) s.cut(); for (Employee e : getEmployees()) e.cut(); } }

Steige in Objekt und aggregiere Gehälter

Steige auch ab, aber modifiziere Gehälter

Vorige Folie


Anforderungen an SQLware

• Programmiersprachenunabhängige Datenmodellierung

• Persistenz für Programmdaten

• Effizienz für schlüsselbasierten Zugriff und große Datenmengen

• Trennung von Daten und Funktionalität

• Deklarative Anfragesprache

• Datenintegrität

19

Im Gegensatz zu Cobol und Java

Im Gegensatz zu (Basis-) OOP

Im Gegensatz zu XML

Im Gegensatz zu OOP

Im Gegensatz zu OOP und Cobol. Dies ist die Basis von Optimierungen.


101companies!!

Didaktische Verwendung eines Projektes der AG Softwaresprachen in diesem Seminar.

20


Verwendung des 101companies-Projektes (Ein Projekt der Arbeitsgruppe SOFTLANG)

• Relevante Ziele des Seminars

• Beschauen von relationalen Schemabeispielen

• Beschauen von SQL-Anfragebeispielen

• Beispielhafte Verbindung zur OO-Programmierung

• Bereitstellung von Ressourcen zu Konzepten

21 © 2014 Ralf Lämmel & SOFTLANG, Universität Koblenz-LandauSeite 22

Company X: Cobol

!!!!

Company Y: Java + Swing + Hibernate

!!!!

Company Z: Python + Django + HTML5

!!!!

... !!!!

Eine Wissensbasis zu Programmier- bzw.

Softwaretechnologien, -techniken, und -

sprachen — auf der Basis der

beispielhaften Implementation bzw.

Modellierung eines Informationssystems

für das Personalwesen.

Was ist das 101companies Projekt?


Company X: Cobol

!!!!

Company Y: Java + Swing + Hibernate

!!!!

Company Z: Python + Django + HTML5

!!!!

... !!!!

Aus dem Englischen:

„101 ways of doing something“

Warum der Name „101companies“?


Ein Informationssystem für das Personalwesen

Features!• „total“: Gehälter summieren • „cut“: Gehälter halbieren • Nutzerinterface • Persistenz in der Datenbank • …


Demo http://101companies.org/wiki/Contribution:cobol


Ein paar Zahlen zum Projekt „101“

8

442

#Files per implementation Technologies

Languages LOC per implementation


Fragebogen• Wer ist im technologischen Raum Cobolware unterwegs?

• Wer hat schon nennenswert SQL-Anfragen benutzt?

• Wen interessiert die Verbindung Datenbank und OOP?

• … die Verbindung Datenbank und WebApp?

• … NoSQL anstatt allein SQL?

• … fortgeschrittene SQL-Themen wie Trigger und Gespeicherte Prozeduren?

• …

27

Eine Vorstellungsrunde der Seminarteilnehmer?


Gliederung1. Einführung

2. Das Relationale Modell!





7. … ?

28



Das Relationale Modell!!

Grundlage der relationalen Datenbanken. Grundlage des technologischen Raumes SQLware.


Relationen (Tabellen)

Relation (Tabelle)!Vertikal: Menge von Tupeln (“Zeilen”)!Horizontal: Menge von Spalten!

Jede Zelle ist von einem primitiven Typ: !Zeichenkette (String)!Zahlen (INTEGER, DOUBLE, …)


Relationale Schemata zur Definition der Tabellenstruktur

company (id INT, name STR)!

department (id INT, name STR, cid INT, did INT)!

employee (id INT,!! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !! name STR, address STR, salary NUM, manager BOOL,!! cid INT, did INT)

Schlüsselbedingungen („Key constraints“): Ein primärer Schlüssel (unterstrichen) dient der eindeutigen Identifikation einer Zeile. Ein sekundärer Schlüssel (kursiv) ist ein Verweis

auf eine Zeile einer anderen Tabelle.




department (id INT, name STR, cid INT, did INT)!


VarianteDie Firma eines Angestellten ist

auch über die Zuordnung zu einer Abteilung repräsentiert.




department (id INT, name STR, cid INT, did INT, mid INT)!


VarianteDer Manager einer Abteilung kann

auch über die Abteilung direkt beschrieben werden.


Relationale Algebra zur „Berechnung“ neuer Tabellen

Projektion (Wähle Spalten aus.)!

Selektion (Wähle Zeilen aus.)!

Join (Füge zwei Tabellen horizontal zusammen.)


Projektion (Wähle Spalten aus.)


Selektion (Wähle Zeilen aus.)


Join (Füge zwei Tabellen horizontal zusammen.)

Company NameACME CorporationACME CorporationACME CorporationACME CorporationACME CorporationACME CorporationACME Corporation

Ergänze die Tabelle „Employee“ um die Spalte mit dem Firmennamen aus der Tabelle „Company“

vermöge „Join“ über den Schlüssel für die Firma.


Normalformen!!

Vermeidung von Redundanzen. Vermeidung von Problemen bei CRUD.

Unterstützung der Datenintegrität.

38


Probleme bei fehlender Normalisierung

39

• Änderungsanomalie: Um die Adresse eines Studenten zu ändern, müssen eventuell mehrere Zeilen geändert werden — sonst werden die Daten inkonsistent.

• Einfügungsanomalie: Das Einfügen eines neuen Studenten ohne die gleichzeitige Zuordnung zu einem Kurs erfordert einen NULL-Wert für Subject_opted.

• Entfernungsanomalie: Das Entfernen einer Belegung eines Kurses führt u.U. zum totalen Entfernen des Studierenden aus der Datenbank, wenn keine weiteren Kursbelegungen vorliegen.

Quelle: http://www.studytonight.com/dbms/database-normalization.php


Erste Normalform (1NF)

40


Alle Zellen enthalten nur atomare Daten. Es gibt keine Wiederholungsgruppen von Spalten.

Nicht in 1NF

In 1NFPrimärschlüssel

sei dies: Student, Subject


Zweite Normalform (2NF)

41


Es liegt 1NF vor. Es hängt kein Nichtschlüsselattribut funktional ab von einem Teil des Schlüssels.

Nicht In 2NF

„Age“ hängt allein von „Student“ ab. (Es hängt nicht von „Subject“ ab.)

Primärschlüssel ist noch dies:

Student, Subject


Zweite Normalform (2NF)

42


Es liegt 1NF vor. Es hängt kein Nichtschlüsselattribut funktional ab von einem Teil des Schlüssels.

In 2NF

Extra Tabelle


Dritte Normalform (3NF)

43


Es liegt 2NF vor. Es gibt keine transitiven funktionalen Abhängigkeiten.

Tabelle Student_Detail (Nicht in 3NF)

Tabelle Student_Detail (In 3NF)

Tabelle Address (Zusätzlich)

„State“ und eventuell auch „Street“ und „city“ hängen von „Zip“ ab.

Eine extra Tabelle mit Zip, … als primärem Schlüssel




3. Datendefinition (SQL DDL)!




7. … ?

44



SQL (Structured Query Language)!!

Die Datendefinitions-, Anfrage-, und Transformationssprache des

technologischen Raumes SQLware.


SQL (Structured Query Language) http://101companies.org/wiki/Language:SQL

• Teile von SQL • Datendefinition („Definiere relationale Schemata.“) • Datenmanipulation

• Anfragen („Relationale Algebra“) • Der Rest von CRUD:!

• Create: Einfügen von Zeilen (INSERT in SQL) • Read: Anfragen (SELECT in SQL) • Update: Ändern (UPDATE in SQL) • Delete: Löschen (DELETE in SQL)

Der Fokus auf „Query“ (Anfrage) im Namen ist eventuell irreführend.


Datendefinition!!

(SQL DDL — Data Definition Language)


Datendefinition für eine Tabelle

CREATE TABLE company (!

! id INTEGER PRIMARY KEY,!

! name VARCHAR(100) UNIQUE NOT NULL!

)

company (id INT, name STR)

Relationales Schema

SQL DDL


Mehr Details der Datendefinition

CREATE TABLE department (!


! name VARCHAR(100) NOT NULL,!

! cid INTEGER NOT NULL,!

! did INTEGER,!

! FOREIGN KEY (cid) REFERENCES company(id),!

! FOREIGN KEY (did) REFERENCES department(id)!

)


Datendefinition für eine weitere Tabelle

CREATE TABLE employee (!! id INTEGER PRIMARY KEY,!! name VARCHAR(50) NOT NULL,!! address VARCHAR(50) NOT NULL,!! salary DOUBLE NOT NULL,! manager BOOL NOT NULL,!! cid INTEGER NOT NULL,!! did INTEGER NOT NULL,!! FOREIGN KEY (cid) REFERENCES company(id),!! FOREIGN KEY (did) REFERENCES department(id)!)


Zusammenfassung zu SQL DDL

CREATE TABLE!

INTEGER, VARCHAR(…), DOUBLE, BOOL!

NOT NULL, UNIQUE!

PRIMARY / FOREIGN KEY … REFERENCES





4. Datenmanipulation (SQL DML)!



7. … ?

52



Datenmanipulation!!

(SQL DML — Data Manipulation Language)


CRUD

• C: Create (Insert in SQL)

• R: Read (Select in SQL)

• U: Update (Update in SQL)

• D: Delete (Delete in SQL)

CRUD ist älter als SQL. CREATE im Sinne von SQL ist nicht das CREATE im Sinne von CRUD.


CRUD (CREATE)

INSERT INTO company (name) VALUES ("Acme Corporation")

Füge eine Firma in die Tabelle „Company“ ein.


CRUD (CREATE)

INSERT INTO department (name,cid) VALUES ("Research",1) INSERT INTO department (name,cid) VALUES ("Development",1) ...

Füge Zeilen für verschiedene Abteilungen in die Tabelle

„Department“ ein.


CRUD (READ)

SELECT * FROM department

Selektiere alle Zeilen und Spalten von der Tabelle „Department“.


Demo von SQL DDL und einfachsten Anfragen

http://101companies.org/wiki/Contribution:mySqlMany


CRUD (READ)

SELECT name, salary FROM employee

Projektion: Liste die Spalten für Namen und Gehalt aus der Tabelle „Employee“

auf.


CRUD (READ)SELECT name, salary FROM employee WHERE manager = TRUE

Selektion: Auswahl der Zeilen von

Angestellten, welche Manager sind.


CRUD (READ)SELECT name, salary FROM employee ORDER BY salary

Die Sortierung der Zeilen erfolgt

aufsteigend nach Gehalt.


CRUD (READ)SELECT name, salary FROM employee ORDER BY salary ASC

Sortierung in aufsteigender

Ordnung


CRUD (READ)SELECT name, salary FROM employee ORDER BY salary DESC

Sortierung in absteigender

Ordnung


CRUD (READ)SELECT department.name, company.name FROM department, company WHERE cid = company.id

Führe ein „Join“ aus, um Namen für Abteilungen und Firmen zu kombinieren.

Das ist ein „Equi-Join“.


CRUD (READ)

SELECT d1.name, d2.name FROM department AS d1, department AS d2

Alle Kombinationen von Abteilungsnamen. Dieses

Beispiel ist vermutlich wenig sinnvoll.

Das ist ein „Cross-Join“.


CRUD (READ)

SELECT d1.name, d2.name FROM department AS d1, department AS d2 WHERE d1.did = d2.id

Das ist ein „Equi-Join“.

INNER JOIN: Zeige die übergeordnete Abteilung für jede Abteilung. (Wir verwenden auch Aliasing.)


CRUD (READ)SELECT d1.name, d2.name FROM department AS d1 INNER JOIN department AS d2 WHERE d1.did = d2.id

INNER JOIN: Zeige die übergeordnete Abteilung für jede Abteilung. (Wir verwenden auch Aliasing.)

Explizite Join-Notation


CRUD (READ)SELECT d1.name, d2.name FROM department AS d1 LEFT OUTER JOIN department AS d2 ON d1.did = d2.id

LEFT OUTER JOIN: Zeilen mit NULL-Schlüssel werden trotzdem gezeigt.


CRUD (READ)SELECT d1.name, d2.name FROM department AS d1 LEFT JOIN department AS d2 ON d1.did = d2.id

Optionales Schlüsselwort.


INNER versus OUTER JOIN

70

Quelle: http://blog.codinghorror.com/a-visual-explanation-of-sql-joins/

Zwei Beispieltabellen


INNER JOIN

71


Das Ergebnis enthält allein die passenden Zeilen aus beiden Tabellen.


FULL OUTER JOIN

72


Das Ergebnis enthält alle Zeilen aus beiden Tabellen.


LEFT OUTER JOIN

73


Das Ergebnis enthält die Zeilen der erste Tabelle und möglicherweise leere Spalten für die zweite Tabelle.


LEFT OUTER JOIN mit WHERE

74


Wir zeigen hier nur Zeilen mit passenden Zeilen aus der ersten Tabelle.


FULL OUTER JOIN mit WHERE

75



CRUD (READ)

SELECT SUM(salary) FROM employee

Summiere die Gehälter aller Angestellten auf,

Das ist eine Aggregationsfunktion zur Summierung.

Resultat ist Zahl!


CRUD (READ)

SELECT SUM(salary) FROM employee WHERE cid = 1

Summiere nur die Gehälter von einer Firma auf.

Das ist eine Bedingung zu den Angestellten von Interesse.

Achtung: Unsere Beispieldaten benutzen ohnehin nur eine Firma. Resultat

ist Zahl!


CRUD (READ)

SELECT SUM(salary) FROM employee WHERE manager = true;

Summiere nur die Gehälter von Managern auf.

Das ist eine Bedingung zu den Angestellten von Interesse.Resultat

ist Zahl!


CRUD (READ)

SELECT SUM(salary) FROM employee WHERE cid = 1 AND manager = TRUE

Summiere nur die Gehälter von Managern aus einer Firma auf.

Wir kombinieren zwei Bedingungen.Resultat

ist Zahl!


CRUD (READ)

SELECT SUM(salary) FROM employee WHERE cid = (SELECT id FROM company WHERE name = "Acme Corporation")

Benutze eine verschachtelte Anfrage um den bekannten Namen einer Firma auf den Schlüsselwert abzubilden.

Resultat ist Zahl!


CRUD (READ)SELECT manager, SUM(salary) FROM employee GROUP BY manager

Eine Aggregation wird ermitteln für

Gruppen mit gemeinsamen Wert

für eine Spalte.


CRUD (UPDATE)

UPDATE employee SET salary = salary / 2

Halbiere alle Gehälter.


CRUD (UPDATE)

UPDATE employee SET salary = salary / 2 WHERE manager = TRUE

Schränke die betroffenen Angestellten ein.


Demo von SQL DML

http://101companies.org/wiki/Contribution:mySqlMany


https://github.com/101companies/101repo/tree/master/contributions/mySqlMany/scripts






5. Eingebettete Programmierung!


7. … ?

86



Eingebettete Programmierung!!

Die Verbindung zwischen SQL (relationalen Datenbanken) und

Programmierung in Java (und Cobol).


Eingebettete Anfragen am Beispiel von „Total“

88

String-Repräsentation von SQL-Anfragen

Explizit Deklaration von Anfrageparametern

Vorüberprüfung der AnfrageEintragen des

Parameters

Ausführen der Anfrage

Iteration über die Antwort


Wesentliche Typen im Umgang mit Eingebetteter Programmierung

• Connection: Verbindung zum Datenbanksystem

• (Prepapred)Statement: Repräsentation SQL-Anfragen

• ResultSet: Sequenzen von Resultaten (Zeilen als Felder)

• SQLException: Besondere Ausnahme in diesem Kontext


Eingebettete Anfragen am Beispiel von „Cut“

90

Beim C, U, D von CRUD gibt es keine Resultatssequenz sondern

nur ein „Return code“.


Server- versus Client-seitige Anfragen

91

Client-seitige Ausführung

Server-seitige Ausführung

Server- versus Client-seitige Anfragen

• Anfragen nach Möglichkeit auf dem Server

Minimierung des Datenvolumens für Übertragung

Möglichkeit der Optimierung auf dem Server

Quelle: http://www.codeproject.com/Articles/22839/SQL-Server-Interview-Questions-Part


SQL-Einschleusung (SQL Injection)

• Modifikation der Intention einer parametrischen SQL-Anfragen durch Ausnutzung von Metazeichen / Maskierung mittels Nutzereingaben.

• Beispiel (Quelle: http://en.wikipedia.org/wiki/SQL_injection):

• Anzeige von Nutzerdetails:

• "SELECT * FROM users WHERE name ='" + userName + „';"

• Möglicher aktueller Parameter userName:

• ' or '1'='1

93

Damit wird Information über ALLE Nutzer preisgegeben anstatt über einen bestimmten Nutzer.

Ähnlich kann man ein „DROP TABLE“ injizieren.


Demo von SQL DML

http://101companies.org/wiki/Contribution:simplejdbc


https://github.com/101companies/101simplejava/tree/master/contributions/simplejdbc







6. Objektrelationale Abbildung!

7. … ?

96



Objektrelationale Abbildung!!

Datenmanagement allein auf der OO-Ebene etwa mit Persistenz vermöge gekoppelter (abgebildeter) Tabellen.


Abbildung zwischen O/R/X

Tabellen

Objekte

XML

Das ist nicht wirklich ein Dreieck. Beispiele: Cobol and JSON


Interplanetarische Reisen zwischen den technologischen Räumen SQLware und Javaware

Quelle: http://www.nasa.gov/images/content/63114main_highway_med.jpg


Sesame

XMIModelwareXMLware

JavawareJDBC

Dataware

JDOM

Ontoware

JenaHibernate

EMF.genJMITeneo JAXB

JPA

Technologien für die Raumfahrt


Warum ist (technologische) Raumfahrt eine Herausforderung?

• Verschiedene Terminologien und Koventionen

• Verschiedene Berechnungsmodelle und Typsysteme

• Abhängigkeit von konkreten Sprachen und Technologien

• Unnötige Komplexität

• …

101

Stichworte: „Impedance

mismatch“ oder „Vietnam

of Computer Science“


Zur Erinnerung: Ein Objektmodell für Firmen

102

public class Company { private String name; private List<Department> depts = new LinkedList<Department>(); public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public List<Department> getDepts() { return depts; }}!public class Department { ... }!public class Employee { ... }


Zum Vergleich: Ein XML-Schema für Firmen

103

<xs:element name="company"> <xs:complexType> <xs:sequence> <xs:element ref="name"/> <xs:element maxOccurs="unbounded" minOccurs="0"

ref="department"/> </xs:sequence> </xs:complexType> </xs:element>! <xs:element name="department"> ... </xs:element> ! <xs:complexType name="employee"> ... </xs:complexType>


Zum Vergleich: Ein relationales Schema

104

CREATE TABLE company (!


! name VARCHAR(100) UNIQUE NOT NULL!

)!

CREATE TABLE department ( ... )!

CREATE TABLE employee ( ... )Im Vergleich zum

Objektmodell: Abteilungen referenzieren die Firma und nicht umgekehrt.


Ziel• Persistieren von Objekten in einer Datenbank

• Abbilden von Objektmodellen auf relationale Schemata

• Abbilden von relationalen Schemata auf Objektmodelle

• Vermittlung zwischen Modellen/Schemata beidseitig


Persistenz (am Beispiel von Hibernate/JPA)

Fähigkeiten!

Speicherung von Objekten in der DB; eine Zeile pro Objekt.!

Reaktivierung von Objekten in späteren Programmläufen.

http://www.hibernate.org


Die Architektur von Hibernate

Quelle: http://www.up.ac.za/services/it/intranet/sysops/docs/hibernate/HibernateSingleHTML.htm


Eine persistierbare Klasse (POJO)

public class Cat { private String id; private String name; private char sex; private float weight; public String getId() { return id; } private void setId(String id) { this.id = id; } // … other getters and setters … }

Verwendung für Primärschlüssel


Metadaten für Abbildung

<hibernate-mapping> <class name=“Cat" table="CAT“> <id name="id" type="string" unsaved-value="null" > <column name="CAT_ID" sql-type="char(32)" not-null="true"/> <generator class="uuid.hex"/> </id> <property name="name“> <column name="NAME" length="16" not-null="true"/> </property> <property name="sex"/> <property name="weight"/> </class> </hibernate-mapping>

Bilde Java-Strings auf

SQL-Strings ab.


Die resultierende Tabelle

! Column | Type | Modifiers --------+-----------------------+----------- cat_id | character(32) | not null name | character varying(16) | not null sex | character(1) | weight | real | !Index: cat_pkey primary key btree (cat_id)


Eine Hibernate-„Sitzung“ in einem Java-Programm

Session session = HibernateUtil.currentSession(); Transaction tx= session.beginTransaction(); !Cat princess = new Cat(); princess.setName("Princess"); princess.setSex('F'); princess.setWeight(7.4f); !session.save(princess); tx.commit(); HibernateUtil.closeSession();

Registrierung eines Objektes für Persistenz

Regulärer OO-Code

Beginn einer Transaktion


Query query = session.createQuery( "select c from Cat as c where c.sex = :sex"); query.setCharacter("sex", 'F'); for (Iterator it = query.iterate(); it.hasNext();) { Cat cat = (Cat) it.next(); out.println("Female Cat: " + cat.getName() ); }

Verwendung von Anfragen zur Herstellung von Objekten

Es kommt hier HQL (Hibernate Query Language) zum Einsatz. HQL ist sehr ähnlich zu SQL.


Demo von Hibernate für das 101companies-Projekt

101companies.org/wiki/Contribution:hibernate


Konfiguration von Hibernate

Aufrufbeispiele

Verzeichnis mit HSQLDB-DB

Objektmodell mit Abbildungsdateien

SQL-Dateien mit relationalem Schema und Beispieldaten

Typische Funktionalität


Eine POJO-Klassepublic class Employee {! private long id; private String name; private String address; private double salary; private boolean manager;! public long getId() { return id; } @SuppressWarnings("unused") private void setId(long id) { this.id = id; }...

}


Abbildung für Angestellte

<hibernate-mapping>

<class name="org.softlang.company.Employee" table="EMPLOYEE">

<id name="id" column="ID"> <generator class="native" /> </id>

<property name="name" /> <property name="address" /> <property name="salary" /> <property name="manager" />

</class>

</hibernate-mapping>

Abbildung für Abteilungen<hibernate-mapping>

<class name="org.softlang.company.Department" table="DEPARTMENT"> <id name="id" column="ID"> <generator class="native" /> </id>

<property name="name" />

<set name="employees" cascade="all"> <key column="DEPT_ID" /> <one-to-many class="org.softlang.company.Employee" /> </set>

<set name="subdepts" cascade="all"> <key column="DEPT_ID" /> <one-to-many class="org.softlang.company.Department" /> </set>

</class>

</hibernate-mapping>


Konfiguration von Hibernate

<hibernate-configuration> <session-factory>  <property name="connection.driver_class">org.hsqldb.jdbcDriver</property> <property name="connection.url">jdbc:hsqldb:hsql://localhost</property> <property name="connection.username">sa</property> <property name="connection.password"></property>

 <property name="dialect">org.hibernate.dialect.HSQLDialect</property>

 <property name="hbm2ddl.auto">update</property>

 <mapping resource="org/softlang/company/Company.hbm.xml" /> <mapping resource="org/softlang/company/Department.hbm.xml" /> <mapping resource="org/softlang/company/Employee.hbm.xml" />

... </session-factory></hibernate-configuration>


Auslassungen• ER-Modell

• Trigger

• Gespeicherte Prozeduren

• Transaktionen

• No-SQL

• OO-Datenbanken

• Datenbanken im Kontext von WebApps


Danke für Ihre Aufmerksamkeit und Teilnahme. Bitte evaluieren

Sie dieses Seminar.

120

Ihr SOFTLANG Team. Prof. Dr. R. Lämmel

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