Objektorientierte Datenbanken

Beim vorigen Mal: Anfragesprachen: SQL (kurz) Mehrbenutzerbetrieb und Sperren Transaktionen Anbindung an Programmiersprachen Probleme der relationalen Datenbanktechnologie

Heute: Objektorientierte Modellierung

Ralf Möller, FH-Wedel

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)

„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.

Impedance MismatchDatenmodellierungsform in

Programmiersprachen paßt nicht zu Form in Datenbanken

Programmiersprachen: Record/Tupelorientiert Mit hoher Frequenz einfache

Operationen durchführenDatenbanksysteme: Mengenorientiert

Mit niedriger Frequenz komplexe Operationendurchführen

[F. Matthes, J.W. Schmidt]

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

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)

Unified Modeling Language (UML)

Der UML-Teil dieser Vorlesung enthält Material von Eckhardt Holz, Humboldt-Universität Berlin

Als detaillierterReferenz sei auch„The Unified ModelingLanguage – ReferenceManual“ empfohlen

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

Statische Strukturdiagramme (1)

Basis-Datentypen

Beschreibung des Wertebereich von Attributen Integer, short, ... Real String ...

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 ObjekteAuswahl der konkreten Struktur nach

pragmatischen Gesichtspunkten zur Erzeugungszeit einer Instanz

Statische Strukturdiagramme (2)

Relationen: Graphische Notation

Komposition

Vgl. Relationships in ERM

Relationen: Beispiel für Komposition

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

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

Relationen: Multiplizitäten

Klassen und Objektdiagramme (Beispiel)

Erbringt

Erbringt

Kostet

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!

+op()

+Att1+Att2

KlasseA

1 1..*

Assoziation

i..jk..l+op()

+Att1+Att2

KlasseB

Klassen und Assoziationen

+Notenschnitt() : float+SummeWochenstunden() : short

+MatrNr : int+Name : String+Semester : int

Studenten

+AnzHörer() : int+DurchfallQuote() : float

+VorlNr : int+Titel : String

+SWS : int

Vorlesungen

+Hörer

1..*

*

+Nachfolger *

*hören

voraussetzen

Aggregation

+Notenschnitt() : float+SummeWochenstunden() : short

+MatrNr : int+Name : String+Semester : int

Studenten

+verschieben()

+Note : Decimal+Datum : Date

Prüfungen+Prüfling

1 *

+Prüfungsstoff 1

*

*

+Prüfer

1... ...

absolviert

Begrenzungsflächenmodellierung von Polyedern

+Gewicht() : float+Volumen() : float

+skalieren()+verschieben()

+rotieren()

+PolyID : int+...

Polyeder

+Umfang() : float+Volumen() : float

+FlächenID : int+...

Flächen

+Länge() : float

+KantenID : int+...

Kanten

+rotieren()+verschieben()

+skalieren()

+X : float+Y : float+Z : float

Punkte

1 1..* * * * *

Hülle Begrenzung StartEnde

4..* 2 3..* 3..* 21

+Notenschnitt() : float+SummeWochenstunden() : short

+MatrNr : int+Name : String+Semester : int

Studenten

+AnzHörer() : int+DurchfallQuote() : float

+VorlNr : int+Titel : String+SWS : int

Vorlesungen

+Hörer

1..*

*

+verschieben()

+Note : Decimal+Datum : Date

Prüfungen

+Prüfling1

*

+Prüfungsstoff1*

+Notenschnitt() : float+Gehalt() : short

+Lehrstundenzahl() : short

+Rang : StringProfessoren

* +Prüfer1

*

+Dozent

1

+Gehalt() : short+Fachgebiet : String

Assistenten

*

+Boss

1

+Gehalt() : short

+PersNr : int+Name : String

Angestellte

+Nachfolger *

*hören

voraussetzen

gelesenVon

arbeitenFür

Mehrstellige Relationen

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 (!)

Generalisierung (Beispiel)

Abstrakte Klassen

Dienen auf Modellierungsebene zur Beschreibung gemeinsamer Eigenschaften (Attribute und Operationen)

Werden nicht instantiiert

Generalisierung: Constraints

overlapping, disjointcomplete, incomplete

Generalisierung und Vererbung

Attribute Vererbung „nach unten“ Sichtbarkeit steuerbar (public, protected, private)

Operationen Vererbung „nach unten“ Dynamisches Binden bei Operationen mit gleichem

Namen in Unterklasssen speziellste Operation (zuerst) anwenden

Assoziationen: Constraints

Subset...

Zusammenfassung, Kernpunkte

UML-Objektbegriff, statische StrukturObjektorientierte Modellierung auf

Entwurfsebene Klassen und Instanzen

Attribute (inkl. Sichtbarkeit) Methoden

Klassenbeziehungen Generalisierung, Zerlegung

Auf Klassenebene beschriebene Instanzenbeziehungen

Relationen: Komposition, Aggregate, Assoziationen

Was kommt beim nächsten Mal?

Objektorientierte Modellierung, Teil 2Umsetzung in Implementierungsmodell: Java