Файл: Способы представления данных в информационных системах (Общие понятия и определения).pdf

1. Отсутствует проблема несоответствия модели данных в приложения и БД (Impedance mismatch). Все данные хранятся в БД в том же виде, что и в модели программы.

2. Не нужно отдельно поддерживать модель данных на стороне СУБД.

3. Все объекты на уровне источника данных строго типизированные. Преимущества использования объектно-ориентированных баз данных перед реляционными БД:

1. Объектно-ориентированные базы данных позволяют представлять сложные объекты более непосредственным образом, чем реляционные системы.

2. Определение собственных абстракций. Объектно-ориентированные базы данных предоставляют возможность определять новые абстракции и управлять реализацией таких абстракций. Современные пакеты ООБД дают пользователю возможность создание нового класса с атрибутами и методами, иметь классы, с унаследованными атрибутами и методами от суперклассов. Представляется возможность создавать экземпляры класса, каждый из которых обладает уникальным объектным идентификатором, извлекать эти экземпляры по одному или группами, а также загружать и выполнять методы, определять объекты как совокупности других объектов, определять свойства которые тоже могут иметь сложную структуру и определяться с помощью конструктора коллекций.

3. Облегченное проектирование некоторых связей. В объектно-ориентированных базах данных поддерживается средство инверсных связей для выражения взаимных ссылок между двумя объектами (бинарная связь).

4. Отсутствие необходимости в оговоренных пользователями ключах. В модели ООБД появляется понятие идентификаторов объектов, они автоматически генерируются системой и гарантированно являются уникальными для каждого объекта. Это обстоятельство, наряду с тем, что в модели ООБД устраняется потребность в обусловленных пользователями ключах, дает объектно-ориентированным базам данных другие преимущества. Во-первых, идентификатор объекта не может быть модифицирован приложением. Во-вторых, понятие «идентифицированный объект» влечет отдельное и согласованное понятие идентичности, независимое от того, каким образом проводится доступ к объекту или как объект моделируется с помощью описательных данных.

5. Наличие предикатов сравнения. В РБД сравнение всегда базируется только на значениях. В этой модели две записи являются одной и той же сущностью, если все их ключевые атрибуты имеют одинаковые значения. Однако в модели ООБД были разработаны и определены другие типы сравнения, которые позволяют сравнивать сущности с определенной степенью идентичности. Этот механизм существенно расширяет возможности использования данных, особенно для адаптивных интеллектуальных систем.

6. Меньшая потребность в соединениях. Реляционных соединение - это механизм, сопоставляет отношения между таблицами на основе значений соответствующих пар атрибутов в этих отношениях. В ООБД потребность в таких сочетаниях значительно меньше. Но поскольку в ООБД два класса могут иметь соответствующие пары атрибутов, в этой модели все еще может сохраняться возможность проведения реляционного соединения.

7. Выигрыш в производительности. В большинстве ООБД при загрузке объекта в память сохранены в этом объекте идентификаторы превращаются в указатели в памяти.

8. Объектная алгебра. Объектная алгебра существенно уступает реляционной алгебре в развитии, но как бы там ни было, такая алгебра существует.

Недостатки использования объектно-ориентированных баз данных перед реляционными БД:

1. Недостаточность возможностей для оптимизации запросов. Одной из наиболее значительных проблем в ООБД является оптимизация декларативных запросов. Оптимизацию запросов к ООБД затрудняет дополнительная сложность самой объектно-ориентированной моделью данных.

2. Отсутствие стандартной алгебры запросов. Это обстоятельство тоже затрудняет оптимизацию запросов.

3. Проблемы с безопасностью. В РБД поддерживается авторизация, тогда как в большинстве ООБД она отсутствует. РБД предоставляют пользователям передавать и изымать права на чтение или изменения. ООБД смогут получить более широкое распространение в области бизнеса только в том случае, если эта функция в них будет усовершенствована.

4. Ограниченные возможности настройки производительности. В большинстве ООБД является лишь ограниченные возможности настройки производительности. В РБД инсталляторам предоставляется возможность настраивать производительность системы путем задания большого количества параметров, устанавливаются системным администратором.

5. Ограниченная интеграция с объектно-ориентированными системами программирования. Конфликты по именам, необходимость переделывать иерархии классов, склонность ООБД к перегрузке системных операций.

В принципе, ООСУБД ‑ это объектно-ориентированная база данных, предоставляющая возможности СУБД объектам, которые были созданы с использованием объектно-ориентированного языка программирования.

3 ТЕХНОЛОГИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ДАННЫМИ В БД

Сегодня базы данных являются неотъемлемым элементом практически любого приложения. В одних приложениях БД может использоваться полнофункционально – формирование запросов, фильтрация и т.д., а в других просто как удобный формат хранения данных. Форматы данных и протоколы обмена сложны и существенно отличаются друг от друга, поэтому создание приложения СУБД является трудоемким процессом. Однако на логическом уровне данные, получаемые от сервера (или из места их хранения), не зависят от типа базы данных – они представляются в виде таблиц, между которыми организованы связи. Поэтому были созданы механизмы, связывающие приложение и базу данных, то есть, с одной стороны, выполняющие функции получения данных из базы (с учетом особенностей хранения или правил обмена), а с другой – реализующие интерфейс для доступа к данным на логическом уровне, не зависящий от выбранного типа базы данных.

Механизмы доступа к базам данных снижают сложность обмена информацией с базами, однако интерпретация результатов их работы также достаточно трудоемка. В языках и средах программирования (фраймворки, библиотеки) реализованы наборы компонентов, предназначенные для взаимодействия с механизмами обмена.

Таким образом, можно выделить несколько субъектов, участвующих в движении информации между базой данных и приложением (например, пользовательским интерфейсом):

1) интерфейсная часть приложения или его программная часть, манипулирующая информацией, хранимой в базе данных;

2) компоненты, обеспечивающие связь приложения с механизмом доступа к базе данных;

3) механизм доступа к базе данных;

4) база данных.

На рис. 3.1 представлена схема движения информации между приложением и базой данных[17].

Рисунок 3.1 – Движение информации от базы данных к приложению

Из схемы видно, что при разработчике приложения-СУБД (система управления базами данных) программист работает с наборами компонентов, предназначенных для обмена информацией с базами данных и ее отображения. В зависимости от выбранного механизма доступа к базе данных некоторые наборы компонентов могут не использоваться, однако все они, вне зависимости от особенностей используемой базы данных и механизма доступа к ней, имеют схожие свойства и методы, так как основная их часть унаследована от класса TDataSet (Data Set – набор данных).

Операционная система Windows имеет в своем составе несколько механизмов доступа к базам данных: ODBC, OLE DB и ADO[7].

Кратко остановимся только на технологии доступа ADO.

Технология Microsoft ACTIVEX Data Objects обеспечивает универсальный доступ к источникам данных из приложений к БД. Такую возможность предоставляют функции набора интерфейсов, созданные на основе общей модели объектов СОМ и описанные в спецификации OLE DB.

Технология ADO и интерфейсы OLE DB обеспечивают для приложений единый способ доступа к источникам данных разных типов (рис. 3.2). Например, приложение, использующее ADO, может применять одинаково сложные операции и к данным, что хранятся на корпоративном сервере SQL, и к электронным таблицам, и локальным СУБД. Запрос SQL, направленный любому источнику данных через ADO, будет выполнен.

Рисунок 3.2 ‑ Схема доступа к данным через ADO

Для обработки файловых последовательностей, электронных таблиц, файлов электронной почты на помощь приходят механизмы ADO и интерфейсы OLE DB.

OLE DB является набором специализированных объектов СОМ, которые инкапсулируют стандартные функции обработки данных, и специализированные функции конкретных источников данных и интерфейсов, которые обеспечивают передачу данных между объектами.

Согласно терминологии ADO, любой источник данных ( база данных, электронная таблица, файл) называется хранилищем данных, с которым с помощью провайдера данных взаимодействует приложение. Минимальный набор компонентов приложения может включать объект соединения, объект набора данных, объект процессора запросов

Перед открытием соединения необходимо задать его параметры. Для этого предназначенное свойство property Connectionstring: Widestring;

Набор параметров меняется в зависимости от типа провайдера и может настраивать как в ручном режиме, так и с помощью специального редактора параметров соединения, который вызывается для компонента TАdoСonnection.

Как раз наличие унифицированных технологий делает использование реляционных баз данных доступным. Разработка ИС с использованием БД на основе готовых технологий и решений доступа к данным становится существенно проще, готовые решения серверов БД и компонент взаимодействия позволяет разработчику сосредоточиться на анализе бизнес-логики, и отстраниться от технических моментов.

Для других типов представления баз данных (отличных от реляционных) технологии разработаны недостаточно, или вообще отсутствуют в унифицированном представлении. Именно этот фактор является одним из сдерживающих факторов массового использования и популярности тех же ООБД.

4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ НА ПРИМЕРЕ ИС В КОНКРЕТНОЙ ПРИКЛАДНОЙ ОБЛАСТИ

Для того что бы предать работе уникальности и не ограничиваться только теоретическим обзором, проиллюстрируем проектирование структуры данных и представление информации в виде БД для конкретной прикладной задачи и информационной системы, призванной обрабатывать информацию в данной предметной области.

4.1 Словесная постановка задачи

Каталог картин содержит сведения о музеях мира и частных коллекциях картин, их авторах, а также о выставках.

Картина характеризуется названием, автором, годом написания, фактурой, техникой, стилем, владельцем, номером по каталогу и т.п. Как правило, картина имеет несколько копий, которые создавались самим художником или его мастерской. Копии находятся в различных музеях либо в частных коллекциях.

Периодически картины, принадлежащие одному или разным владельцам, участвуют в выставках. Выставка характеризуется временем и местом проведения (страна, название музея или выставочного зала, адрес), сведениями об организаторах, количеством экспонатов и их полным перечнем, числом посетителей.

Картины могут находиться в реставрации. Представляют интерес сведения о реставраторах, срока реставрации, месте реставрации.

4.2 Анализ предметной области, информационные единицы и особенности представления информации

Музей ‑ учреждение, занимающееся сбором, изучением, хранением и экспонированием предметов ‑ памятников естественной истории, материальной и духовной культуры, а также просветительской и популяризаторской деятельностью.

Музеи могут быть как государственные, так и частные. Частные музеи ‑ это музеи, которые принадлежат частным лицам, созданы их усилиями и поддерживаются их средствами. Как правило, коллекции частных музеев отражают эстетические, культурные или научные интересы своих создателей и являются доступными для посещения. Превращение частных коллекций в частные музеи связано со стремлением к демонстрации коллекций, с желанием их популяризировать и сделать доступными для изучения. Частные музеи могут передаваться по наследству, а также в дар какому-либо учреждению, ведомству, то есть сохранять или менять свою принадлежность.