Basi di dati orientate ad oggetti

Transcript Basi di dati orientate ad oggetti

Modelli dei Dati e DBMS di Nuova Generazione + Labo di Basi di dati II

Marco Mesiti [email protected]

http://www.disi.unige.it/person/MesitiM/teach.html

• Modello dei dati ad oggetti • Modelli dei dati relazionali ad oggetti • Il modello relazionale ad oggetti di Oracle

complementari

. Ha senso inserire sono uno dei due nel piano di studi

Modelli dei dati •I sistemi di data warehouse •Tecniche di data mining •Regole di associazione •Alberi di decisione Basi di dati II •Organizzazione dati su memoria secondaria •Strategie di elaborazione delle interrogazioni

Organizzazione di ogni corso

    Progetto – progettazione e sviluppo di una base di dati relazionale ad oggetti su Oracle Seminario – Approfondimento di uno degli argomenti visti a lezione Progetto + Seminario – – – Da svolgere in gruppi da 2 o 3 persone Valutazione complessiva: [-2,2] Se il seminario viene svolto entro la fine del corso, il range di valutazione e’ [-1,3] Esame: – – – 2 compitini (o scritto) Progetto + Seminario orale obbligatorio solo in caso di sufficienza non piena (16-17) o scarsa su determinati argomenti

Orario

   Lunedi’: – – 13:30 – 14:30 14:45 – 16:00 Mercoledi’ – 11:00 – 12:00 – 12:15 – 13:30 Orario ricevimento: mercoledi’ 14:30 – 16:00 (ufficio Prof. Bertino)

Introduzione

 Le prime e più rilevanti applicazioni dei DBMS sono state in campo finanziario ed amministrativo  questo ha influenzato l'organizzazione e l'utilizzo dei dati nei DBMS  innovazioni hardware hanno aperto il mercato a nuove applicazioni che richiedono strumenti software adeguati

Introduzione

 Esempi di tali applicazioni sono: – (Iper)testi, multimedia – – Progettazione: CAD/CAM, CASE Computer integrated manufacturing – Sistemi esperti/basi di conoscenza – Office automation – Reti intelligenti (telecomunicazioni) – Sistemi di supporto delle decisioni – Sistemi informativi geografici/cartografici

Introduzione

 Tali nuove applicazioni possono essere caratterizzate come

data-intensive programming in the large

–

data intensive:

un programma data-intensive produce e/o richiede grandi quantità di dati –

programming in the large:

programmi molto grandi e complessi, progettati e sviluppati da molti programmatori (software engineering)  Sistemi software molto grandi e complessi che richiedono di gestire grandi quantità di dati

Introduzione - requisiti nuove applicazioni

     Condivisione dei dati Persistenza dei dati Grandi quantità di dati Affidabilità dei dati Interoperabilità      Dati strutturati (tipi complessi) Semantica dei dati Modellazione del comportamento attivazione comportamento in automatico manipolazioni complesse

I DBMS tradizionali soddisfano solo i primi quattro requisiti

Introduzione - Evoluzione dei DBMS

 DBMS orientati ad oggetti – DBMS + programmazione orientata ad oggetti  DBMS relazionali estesi o relazionali ad oggetti – DBMS relazionali estesi con concetti ad oggetti  DBMS attivi – DMBS + comportamento reattivo AI

Introduzione - Evoluzione dei DBMS

 Datawarehouse – DBMS + sistemi per il supporto alle decisioni  Datamining – DBMS + statistica  DBMS XML – DBMS + documenti XML  DBMS deduttivi – DBMS + programmazione logica

Basi di dati orientate ad oggetti

Introduzione oggetti L’orientamento ad

     Object orientation sempre più diffuso in ambito software engineering e linguaggi di programmazione – vantaggio di unicità del paradigma L'object orientation è una tecnologia chiave per architetture software avanzate e piattaforme di sviluppo di applicazioni Richiede maggior tempo di progettazione iniziale Riduce significativamente la dimensione del codice Richiede minor tempo totale e meno sviluppatori

Introduzione paradigma Unicità del

  Nel tradizionale ciclo di vita del software si devono superare diverse barriere ognuna delle quali comporta problemi di comunicabilità – dal dominio del problema all'analisi (es. Data Flow Diagram), alla programmazione (es. C) alle basi di dati (es. ER+relazionali) Nel ciclo di vita del software orientato ad oggetti le varie fasi si basano su un unico modello – – non si deve progettare separatamente la struttura della base di dati non si hanno problemi di comunicazione tra DBMS e linguaggio di programmazione

Introduzione - Integrazione di sistemi eterogenei

   Un requisito importante è che le nuove applicazioni possano interagire con le applicazioni esistenti e accedere ai dati gestiti da tali applicazioni La scelta di uno specifico linguaggio o DBMS dipende dai requisiti correnti dell'applicazione e dalla tecnologia disponibile, che variano nel tempo – sistemi eterogenei Il paradigma ad oggetti, grazie all'incapsulazione, permette di risolvere problemi di integrazione

Introduzione - Definizione di OODBMS

 Un OODBMS è un sistema con le funzionalità e le caratteristiche di: – un linguaggio di programmazione ad oggetti – un DBMS  Il progetto di un OODBMS richiede l'integrazione della tecnologia delle basi di dati con la tecnologia object-oriented

Introduzione OODBMS Funzionalità di un

       object identity oggetti complessi incapsulazione ereditarietà overloading e late binding completezza computazionale estensibilità       Persistenza condivisione sicurezza affidabilità linguaggio di interrogazione efficienza

Introduzione OODBMS?

A chi è adatto un

 Organizzazioni che: – hanno necessità di tempi di sviluppo brevi – – adottano programmazione ad oggetti hanno necessità di condividere informazione complessa – sviluppano sistemi intelligenti

Introduzione - Prodotti e prototipi

        ObjectStore(Object Design) GemStone (Serviologic) O2 (Ardent Software) POET (POET Software) Jasmine (Computer Associates) Orion (MCC) /Itasca Ontos (Ontologic) Objectivity/DB (Objectivity)         Iris/OpenODB(HewlettPackard) Versant (Versant Technology) Vision (Innovative Systems) GBase (Graphael) Statice (Symbolics) Trellis (Digital) Zitgeist (Texas Instr.) Matisse (Matisse Software)

Introduzione - Cenni storici

   1986-1989: – – lancio dei primi linguaggi ad oggetti con persistenza (sistemi standalone, non adottano piattaforme standard industriali) es: GBase, GemStone, Vbase 1990: – primi OODBMS con funzionalità complete – architettura client/server, piattaforme comuni – es: Ontos, ObjectStore, Objectivity, Versant, Itasca, O2 , Zeitgeist 1991: – nasce ODMG necessità di uno standard – 1993,1997: ODMG93 e ODMG 2.0 – 1999: ODMG 3.0 object data management

Introduzione

 OODBMS sono stati fortemente influenzati da linguaggi di programmazione ad oggetti e fortemente contrapposti a DBMS relazionali  prodotti da piccole compagnie (non quelle che dominano il mercato dei DBMS)

Introduzione

 Caratteristiche fondamentali: – – – ricchezza di strutture dati classi e tipi definiti dall’utente stretta integrazione con linguaggi di programmazione ad oggetti – accesso navigazionale ai dati  gli OODBMS si sono imposti in nicchie di mercato che non trovavano adeguato supporto dai DBMS relazionali (es. CAD)

Introduzione

  Tali DBMS non hanno avuto il successo di mercato sperato – più carenti per quanto riguarda le funzionalità DBMS dei consolidati prodotti relazionali – mancanza o limitatezza di accesso associativo ai dati – problema dei legacy system (problemi nel garantire compatibilita’ all’indietro) nel frattempo, i più diffusi DBMS relazionali (Informix, Sybase, DB2, Oracle) sono stati estesi con caratteristiche ad oggetti …

Introduzione

   Gli OODBMS forniscono persistenza a oggetti creati in Java, C++, Smalltalk: – estensione di un ambiente di programmazione ad oggetti gli ORDBMS (come i relazionali) introducono una API separata (basata su SQL) per lavorare con i dati memorizzati e hanno un loro sistema dei tipi che non è puramente object-oriented oggi la quota di mercato che utilizza OODBMS è piuttosto bassa

Allora perchè li studiamo?

 Storicamente importanti   ci permettono di capire meglio i concetti alla base dei sistemi relazionali ad oggetti “semplici da capire” SE è nota la programmazione ad oggetti

Modelli dei dati ad oggetti Concetti di base

 Oggetti ed identificatori di oggetti  Oggetti complessi  Incapsulazione  Classi   Associazioni Ereditarietà

Oggetti (riassunto caratteristiche)

      Entita’ del mondo reale contraddistinte da un identificatore (OID) L’OID e’ indipendente dallo stato dell’oggetto Diversi concetti di uguaglianza/identita’ tra oggetti Gli OID degli oggetti non sono “chiavi” degli oggetti La presenza degli OID permettono la condivisione (sharing) di oggetti Gli oggetti complessi sono oggetti che presentano una struttura specifica per una applicazione

Oggetti complessi

 Non è possibile sviluppare un DBMS che fornisca tutti i possibili tipi di dato che potrebbero servire in un'applicazione   Gli oggetti del mondo reale devono poter essere “mappati'' in oggetti della base di dati nel modo più diretto possibile La soluzione è quella di fornire agli utenti dei “building blocks'' con cui costruire i tipi di dato necessari

Oggetti complessi

 Gli OODBMS forniscono: – tipi di dato strutturati – – oggetti complessi tipi di dato (ADT) specifici dell'applicazione – tipi di dato non strutturati es. binary large objects (Blobs)

Oggetti complessi

 Assemblati a partire da oggetti atomici mediante costruttori – Oggetti atomici true, false, 25, ''this is an atom'' – Costruttori  tuple [fname: John, lname: Doe]  set {John, Susan, Mary }  array <1:25, 2:20, 3:21>  list [25, 20, 21]  possono a loro volta essere componenti di altri oggetti

Incapsulazione - Componenti di un oggetto

   In un OODBMS i dati e le operazioni su di essi sono incapsulati in un'unica struttura (l'oggetto) Un oggetto consiste quindi di: – – un OID, o

identificatore

uno stato, o valore, costituito dai valori per un certo numero di

attributi

, o campi  tali campi possono contenere riferimenti ad altri oggetti – un comportamento costituito da un insieme di

metodi

o operazioni l’accesso ad un attributo “a” o metodo “m” di un oggetto “o” si indica con la seguente

path expression

: – – o.a

o.m

Incapsulazione - Metodi

  La definizione di un metodo consiste di due componenti: – –

segnatura

: specifica il nome del metodo, il nome (e i tipi) degli argomenti, ed eventualmente il tipo del risultato

body

: consiste di codice scritto in qualche linguaggio di programmazione (eventualmente esteso)  ObjectStore: C++ o Java  O2: CO2 (estensione del C) ogni metodo ha sempre un parametro implicito che corrisponde all’oggetto sul quale il metodo viene invocato

Esempio

 Interfaccia: – aggiorna_stip(int incr)  Implementazione: quando il metodo viene invocato su un oggetto “o”:  o.stipendio = o.stipendio + incr

Incapsulazione - Metodo: messaggi e implementazione

  L'implementazione (body) delle operazioni è nascosta, cioè non è visibile dall'esterno l'interfaccia di un oggetto è l'insieme delle segnature delle operazioni – definisce i messaggi cui l'oggetto risponde – descrive interazione dell'oggetto con il mondo esterno

Incapsulazione - metodi

  I dati e le operazioni sono progettati insieme e sono memorizzati nello stesso sistema – maggiore indipendenza logica dei dati si supera il problema dell’

impedence mismatch

presente in SQL: – in SQL: è necessario utilizzare SQL + linguaggio di programmazione per avere un completo potere espressivo  due linguaggi diversi  problemi di gestione codice – in OODBMS: un unico linguaggio, che permette di definire operazioni mediante metodi associati agli oggetti  L'intera applicazione può quindi essere completamente scritta in termini di oggetti

Incapsulazione - Metodi

 Un metodo è invocato mandando un messaggio ad un oggetto – o.aggiorna_stip(incr)  mando il messaggio aggiorna_stip all’oggetto o  Mandando lo stesso messaggio a due oggetti di due classi differenti questi possono esibire comporatamenti differenti (vedi dopo) –

overloading:

metodi con lo stesso nome ma comportamento differente

Incapsulazione - Overloading: esempio

 Oggetto Impiegato[i] con metodo aggiorna_stip(incr): – aggiunge incr allo stipendio di Impiegato[i]  Oggetto Manager[j] con metodo aggiorna_stip(incr): – moltiplica lo stipendio di Manager[j] per incr

Incapsulazione e basi di dati

 Incapsulazione stretta – i valori degli attributi di un oggetto possono essere letti e scritti solo tramite metodi

accessor

(getAttr) e

mutator

(setAttr)  Incapsulazione non stretta – l’accesso ai valori degli attributi è diretto

Incapsulazione e basi di dati



Metodi accessor

: – restituiscono il valore associato ad un attributo di un oggetto  o.getStipendio: restituisce lo stipendio di un impiegato o 

Metodi mutator

:  – modificano il valore di un attributo di un oggetto  o.setStipendio(stip): lo stipendio di o diventa stip si è forzati a scrivere molti metodi banali

Incapsulazione e basi di dati

 Diversi approcci: – – – attributi possono essere acceduti (letti e scritti) direttamente  es. Orion si forza incapsulazione stretta  es. GemStone si permette di specificare quali attributi possono essere acceduti direttamente e quali no (attributi pubblici e privati)  es. ODMG, O2, ObjectStore

Classi - Instaziazione

   L'istanziazione è un meccanismo che permette di “riutilizzare'' la stessa definizione per generare oggetti simili il concetto di

classe

è la base per l'istanziazione Una classe descrive le sue istanze specificando: –

una struttura

, cioè un insieme di attributi – –

un insieme di messaggi

che definiscono l'interfaccia esterna degli oggetti

un insieme di metodi

che sono invocati da tali messaggi

Classi - Esempio

Classe Impiegato ( string nome, ) int stipendio, METHOD aggiorna_stip(int incr)

Classi - tipo, classe, interfaccia

 Nel modello ad oggetti sono presenti diversi concetti legati alla descrizione delle caratteristiche di un insieme di oggetti:  – tipo, classe, interfaccia La separazione tra tali concetti è piuttosto confusa e le differenze con cui i termini vengono utilizzati varia da sistema a sistema

Classi - tipo

 É un concetto principalmente legato ai linguaggi di programmazione   fornisce la specifica di un insieme di oggetti o valori (operazioni invocabili su di essi) è utilizzato a tempo di compilazione per controllare la correttezza dei programmi

Classi - classe

 Fornisce l'implementazione (stato + implementazione delle operazioni) per un insieme di oggetti dello stesso tipo  fornisce primitive per la creazione di oggetti   Fornisce primitive per la creazione di associazioni tra classi è “first class object''

Classi - interfaccia

   Fornisce la specifica del comportamento esterno di un insieme di oggetti può essere implementata da una classe non può essere instanziata direttamente

Classi - persistenza degli oggetti

  

Persistenza

degli oggetti significa: – come gli oggetti sono inseriti nella base di dati – come gli oggetti sono rimossi dalla base di dati oggetti

transienti

: – – non persistenti esistono solo durante la sessione di lavoro Nei sistemi relazionali esistono comandi espliciti per inserire e rimuovere i dati nella/dalla base di dati (INSERT, DELETE)

Classi - persistenza degli oggetti

 Approcci per l’inserimento degli oggetti – – persistenza automatica   ogni oggetto diventa automaticamente persistente quando viene creato non c'è bisogno di un comando di inserimento esplicito radici di persistenza  gli oggetti creati sono transienti  per renderli persistenti bisogna assegnare loro un nome o associarli, come componente ad un oggetto persistente

Classi - persistenza degli oggetti

  Approcci per la cancellazione degli oggetti: – – tramite un comando di cancellazione esplicito (es. Orion, Iris) dal sistema quando non è più riferito da altri oggetti (es. GemStone, O2) il secondo approccio assicura l'integrità referenziale, ma necessita di un meccanismo di

garbage collection

– il sistema deve supportare un algoritmo in grado di capire quando un oggetto non è più riferito ed invocare tale algoritmo periodicamente

Classi - persistenza degli oggetti

 Molti sistemi permettono di avere istanze persistenti e transienti di una stessa classe  Le applicazioni accedono gli oggetti in modo uniforme, indipendentemente dal fatto che siano transienti o persistenti

Classi - estensione

  Oltre ad essere un template, la classe in alcuni sistemi denota anche la collezione delle sue istanze (

estensione

) Questo aspetto è importante perchè la classe diventa la base su cui sono formulate le interrogazioni  Le interrogazioni sono significative solo se applicate a collezioni di oggetti

Classi -Estensione

 Per creare gli oggetti, le classi supportano sempre un metodo di creazione (new)  – new_persona(): crea un nuovo oggetto di classe persona il metodo di creazione è un metodo di classe – si veda oltre

Classi - attributi e metodi di classe

 Caratterizzano la classe, intesa come un oggetto  Non si applicano alle istanze della classe, ma alla classe stessa 

Esempio

: – – – class Persona (nome, stipendio, eta') class-attribute maxstipendio class-method trova —il—piu'—ricco () -> Persona

Classi - metodi di classe: costruttori

     Metodi invocati al momento della creazione di un oggetto il body consiste nell'inizializzazione degli attributi Non hanno tipo di ritorno ed il nome coincide con quello della classe é possibile definire più costruttori per ogni classe (ovviamente con numero di argomenti diverso)

Esempio

– – Classe Persona costruttore: new_persona -> Persona  restituisce un nuovo oggetto istanza della classe Persona

Associazioni

 Una associazione e’ un legame tra due classi  Simile al concetto di associazione del modello ER PROGETTO CAPO IMPIEGATO  Nel modello ad oggetti sono supportate solo associazioni binarie

Associazioni: Rappresentazione in UML

Progetto nome: String Documenti Documento titolo: String stato: String commento: ...

capo autori progetto Impiegato nome: String stipendio: Numbers telefono: Numbers superiore

Associazioni: Traversal path

 Un’associazione del modello ad oggetti viene dichiarata definendo una coppia di

traversal path,

uno per ogni direzione di attraversamento dell’associazione  Ogni traversal path rappresenta il legame logico tra le due classi (es: un impiegato e’ il capo di un progetto e un progetto ha un responsabile)

Associazioni: Traversal path

 I traversal path quindi permettono di specificare l’associazione da una classe A ad una classe B e la sua inversa  Per definire un traversal path in una classe C, si usa la seguente notazione: relationship inverse ;

Associazioni: Esempio

BAR BAR BAR serve serve servitaDA BIRRA BIRRA BIRRA

Associazioni: Esempio

class Bar { attribute string nome; attribute string indirizzo; Il tipo dell’associazione serve e’ un insieme di oggetti Birra.

relationship Set serve inverse Birra::servitaDa; } } class Birra { attribute string nome; attribute string manuf; L’operatore :: lega il nome sulla destra al contesto in cui si trova tale nome, sulla sinistra relationship Set servitaDa inverse Bar::serve;

Associazioni: Tipi

 1.

Il tipo di una associazioni puo’ essere: Una classe, (ad es. Bar). Un oggetto di Birra puo’ essere associato a un solo oggetto di Bar.

Set: l’oggetto e’ associato con un insieme di oggetti di Bar.

Bag, List, Array: l’oggetto e’ associato ad un bag, list, o array di oggetti di Bar.

Associazioni: Molteplicita’

   Associazioni “molti-a-molti” hanno Set<…> come tipo della associazione e della sua inversa Associazioni “molti-a-uno” hanno Set<…> come tipo della associazione dal lato “uno” e solo la classe per l’associazione dal lato “molti” Associazioni “uno-a-uno” hanno classi come tipo in entrambe le direzioni

Associazioni: Esempio di moltiplicita’

} class Bevitore { … relationship Set ama inverse Birra::fans; relationship Birra birraTop inverse Birra::superfans; } class Birra { … Molti-a-molti usa Set<…> in entrambe le direzioni.

relationship Set fans inverse Bevitore::ama; relationship Set superfans inverse Drinker::birraTop; Molti-a-uno usa Set<…> solo dalla parte di “uno.”

Associazioni: Associazioni n-arie e binarie con attributi

  ODL non supporta: – associazioni binarie con attributi – associazioni ternarie o di grado superiore E’ possibile modellare tali situazioni attraverso una classe di “connessione”, i cui oggetti rappresentano le tuple di oggetti che si vorrebbero mettere in relazioni atttraverso l’associazione (eventualmente con i relativi attributi).

Associazioni: Classi di connessione

 Si supponga di voler connettere le classi

, e

attraverso l’associazione

  Si crea una classe

, i cui oggetti rappresentano triple di oggetti ( dalle classi

Y x

) presi e

, rispettivamente.

Sono necessarie tre associazioni “molti-a-uno” da (

) per ogni

Associazioni: Esempio di classe di collegamento

   – Si supponga di avere le classi Bar e Birra e di voler rappresentare il prezzo a cui un bar vende una birra Una associazione “molti-a-molti” tra Bar e Birra non puo’ avere un attributo prezzo come nel modello E.R.

Una soluzione: Creare una classe BBP che ad ogni birra e bar associa il prezzo relativo.

La classe BBP deve contenere due associazioni “molti-a-uno” tra un suo oggetto e gli oggetti di Bar e Birra che rappresenta.

Associazioni: Esempio di classe di collegamento

class BBP { attribute prezzo:real; relationship Bar ilBar inverse Bar::aBBP; relationship Birra laBirra inverse Birra::aBBP; }  Bar e Beer devono essere modificate per contenere la relazione aBBP di tipo Set.

Associazioni: Un altro esempio

   Si supponga di avere le classi: – – Progetto Impiegato – Sede E di voler rappresentare l’associazione AssegnatoA che rappresenta il fatto che un impiegato e’ assegnato ad un progetto in una sede Questa associazione viene modellata inserendo una quarta classe AssegnatoA che contiene le triple di oggetti che specifica che l’impiegato i e’ assegnato al progetto p nella sede s.

Associazioni: Implementazioni

   Molti OODBMS non supportano direttamente le associazioni Le associazioni vengono modellate attraverso attributi In questi casi: – E’ possibile specificare una sola direzione di attraversamento della associazione – Se vengono specificati entrambi gli attributi, non ho garanzia della loro reciprocita’

Gerarchie di aggregazione

  Le associazioni stabiliscono una gerarchia di aggregazione tra classi In particolare, nella modellazione delle associazioni attraverso attributi, se una classe C è il dominio di un attributo A di una classe C’, si dice che c’è una

relazione di aggregazione

(o client ship) tra C’ e C

Associazioni: Esempio (ER)

data numero istituzione titolo stato commento Rapporto Tecnico nome 1..* 1 1..* documenti 1 Progetto 1..* Documento 1..* autore rivista data_pubbl Articolo capo parti

mesi_uomodata_in 1 data_fin 1 Task 1 partecipa responsabile lavora 1..* 0..* nome stipendio 1..* 1..* Impiegato 0..* telefono 1..* 1 superiore

Associazioni: Esempio (UML)

Progetto nome: String 1..* Documenti 1 Documento titolo: String stato: String commento: ...

1..* 1..* 1..* capo autori tasks 1 Task mesi_uomo: Number data_in: Date data_fin: Date 1 1..* progetto responsabile Impiegato 1..* nome: String stipendio: Numbers telefono: Numbers 1..* 1 tasks 1..* superiore Rapporto Tecnico istituzione:String numero:Number data: Date Articolo rivista: String data_pubbl: Date

Associazioni: Esempio di modellazione con attributi

Ereditarietà

     L’ereditarietà è un importante meccanismo di riutilizzo del codice Permette ad una classe, detta sottoclasse, di essere definita a partire dalla definizione di una classe già esistente, detta superclasse La superclasse eredita attributi, messaggi e metodi dalla superclasse Può introdurre attributi, messaggi e metodi addizionali Può ridefinire (override) attributi, messaggi e metodi ereditati (con alcune restrizioni)

Ereditarietà - esempio

 Si considerino i seguenti tipi di oggetti:

Ereditarietà - esempio (continua)

 Nel modello relazionale sono necessarie due tabelle e tre procedure  Con l'approccio ad oggetti Camion e Bus sono riconosciuti essere veicoli   Si introduce quindi una nuova classe Veicolo e le classi Camion e Bus sono definite come specializzazione di Veicolo è necessario definire solo le caratteristiche aggiuntive delle classi

Ereditarietà - esempio (continua)

Ereditarietà - vantaggi

 Evita ridondanza di codice   Fornisce un potente meccanismo di progettazione le classi possono essere raffinate in più passi  Permette una rappresentazione dello schema della basi di dati più concisa e meglio organizzata

Ereditarietà - sostituibilità

   Un'istanza di una sottoclasse può essere utilizzata ovunque ci si aspetti un'istanza della superclasse ad una variabile di tipo Persona può essere assegnato oggetto istanza della classe Impiegato Ogni variabile ha quindi – – un tipo

statico

: tipo di cui è dichiarata un tipo

dinamico

: classe più specifica dell'oggetto cui la variabile è istanziata

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Ereditarietà - overriding

 Consideriamo i seguenti tipi di oggetti: bitmap, window, impiegato (record) e un'applicazione che debba visualizzare oggetti di tali tipi  In un sistema convenzionale bisogna scrivere tre procedure – display bitmap, display window, display impiegato

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Ereditarietà - overriding

10 2

Ereditarietà - overriding

  Nell'approccio ad oggetti: – si definisce una classe generale (astratta) Screen Object con tre sottoclassi: bitmap, window, impiegato – – si definisce un'operazione display in ogni sottoclasse si ridefinisce opportunamente l'operazione display for x in X do x.display() Questo tipo di operazione va sotto il nome di

overriding.

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Ereditarietà - overloading

   Una conseguenza dell'overriding è che allo stesso nome di operazione corrispondono differenti implementazioni – stesso nome usato per scopi diversi –

overloading

Nell’esempio l'operazione display() ha almeno tre implementazioni differenti in bitmap, window, impiegato L'overloading si può avere anche in assenza di ereditarietà (es. operazione =)

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Ereditarietà - late binding

 L'overriding implica l'utilizzo del

late binding

 Il metodo da utilizzare per rispondere ad un messaggio non può cioè essere deciso a compile time ma solo a run-time  Un oggetto risponde ad un messaggio eseguendo il metodo più specifico, che non è necessariamente noto a compile time

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Ereditarietà - method lookup (dispatching)

   È l'operazione effettuata dal sistema per determinare il metodo da eseguire per rispondere ad un messaggio Si determina la classe più specifica cui l'oggetto ricevente appartiene (il suo tipo dinamico) Si determina la superclasse più specifica di tale classe che fornisca un'implementazione per il metodo invocato (risalendo la gerarchia di ereditarietà)

Ereditarietà - Method lookup: esempio

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   Classe Persona con metodo aggiorna_stip Classe Manager, sottoclasse di Persona, ridefinisce aggiorna_stip Nel codice: – p: persona – – p.aggiorna_stip(incr)  il tipo statico di p è Persona a run time, a p può essere associato un Manager  il tipo dinamico di p è manager  si sceglie l’implementazione di aggiorna_stip contenuta in Manager

Accesso agli oggetti

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   accesso navigazionale: – – – dato un OID il sistema accede direttamente (e in modo efficiente) all'oggetto riferito possibilità di accedere agli oggetti navigando da uno all'altro es. X.progetto.capo.stipendio accesso associativo: – – attraverso linguaggio di interrogazione es. select nome from Impiegato where stipendio > 2000 accesso per nome: – – tramite nomi esterni specificati dall'utente es. MioDoc.titolo

Accesso agli oggetti - accesso navigazionale

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 l'accesso navigazionale è cruciale in molte applicazioni   sfrutta la gerarchia di aggregazione tra gli oggetti e la presenza di riferimenti espliciti (direzionali) nei sistemi relazionali è estremamente inefficiente perchè richiede molte operazioni di join (una per ogni ‘.’)

Accesso agli oggetti - accesso associativo

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 i linguaggi di interrogazione sono cruciali per lavorare su grandi quantità di oggetti  l'avere a disposizione un linguaggio di interrogazione dichiarativo ad alto livello riduce i tempi di sviluppo delle applicazioni  i linguaggi di interrogazione dichiarativi sono alla base del successo dei DBMS relazionali – più importante caratteristica che gli OODBMS ne hanno ereditato

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Accesso agli oggetti - nomi esterni

 i nomi esterni forniscono agli utenti riferimenti semanticamente significativi agli oggetti  i nomi esterni permettono di definire entry point nella base di dati: – oggetti per cui è possibile accesso diretto

Accesso agli oggetti

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 le varie modalità di accesso non sono esclusive, ma complementari   esempio: – si seleziona un insieme di oggetti da una classe (o collezione) con un'interrogazione dichiarativa – si naviga a partire da ogni oggetto per visualizzare le sue componenti una delle caratteristiche che distinguono un OODBMS da un Persistent Object System è proprio la presenza di un linguaggio di interrogazione dichiarativo

Linguaggi di interrogazione

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 Caratteristiche principali – – – uso di path expressions  Progetto.capo.nome scope delle interrogazioni:   singola classe gerarchia di ereditarietà invocazione di metodi Select all from Veicoli where prox_revisione() > 10/11/1999

12 0

Linguaggi di interrogazione

    la maggioranza dei linguaggi di interrogazione ad oggetti sono estensioni dei linguaggi relazionali la maggiore ricchezza del modello dei dati introduce nuove problematiche – es. chiusura del linguaggio di interrogazione mancanza di base formale (algebra/calcolo ad oggetti) nuove problematiche per l'ottimizzazione (metodi, tecniche di indicizzazione specializzate)

Lo standard ODMG

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 OMG (Object Management Group)  – associazione privata nata nel 1989 con lo scopo di promuovere l'uso di standard nell'area oo – Data General, HP, Sun, Canon, American Airlines, Unisys, Philips, Prime, Gold Hill, SoftSwitch, 3 Com +1991 AT&T, Digital, NCR, Bull, IBM, Olivetti ODMG (Object Data[base] Management Group) è uno dei working group di OMG, che consiste dei maggiori produttori di OODBMS (circa il 90% del mercato)

Lo standard ODMG - scopo del consorzio

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  Sviluppare una serie di standard per favorire portabilità, riusabilità e interoperabilità degli OODBMS commerciali successo dei RDBMS legato all’esistenza di standard, differenze tra i modelli dei vari OODBMS sono un ostacolo alla loro diffusione  ODMG nel contesto OO stesso ruolo di SQL in quello relazionale

ODMG - risultati

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 1993: ODMG 93 standard – [R. Cattell, The Object Database Standard: ODMG93, MorganKaufmann, 1993]  1997: ODMG 2.0 standard – [R. Cattell et al., The Object Database Standard: ODMG 2.0, MorganKaufmann, 1997]  1999: ODMG 3.0 standard – [R. Cattell et al., The Object Database Standard: ODMG 3.0, MorganKaufmann, 1999]

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ODMG - componenti

  Object Model (modello dei dati ad oggetti) Object Definition Language (ODL) la base è l'interface definition language (IDL) di CORBA  Object Query Language (OQL) linguaggio di interrogazione dichiarativo (la base è SQL)  Bindings per linguaggi, per C++, Smalltalk, Java

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ODMG 3.0 ODL - Esempio

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ODMG 3.0 ODL - Esempio (continua)

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ODMG 3.0 ODL - Esempio (continua)

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ODMG 3.0 - OQL

  lo standard ODMG comprende un linguaggio di interrogazione dichiarativo OQL che è stato fortemente influenzato dal linguaggio di interrogazione di O 2 molti OODBMS ODMG compliant non implementano (ancora) OQL, o ne implementano solo un sottoinsieme

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ODMG 3.0 - OQL: esempi

 determinare i task con almeno 20 mesi uomo il cui responsabile guadagna almeno 2000 select t from Tasks t where t.mes_uomo > 20 and t.responsabile.stipendio > 2000 il risultato è di tipo bag < Task >

ODMG 3.0 - OQL: esempi

 determinare la data di inizio dei task con almeno 20 mesi uomo select distinct t.dat_in from Tasks t where t.mes_uomo > 20

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 il risultato è un letterale di tipo set < date >

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ODMG 3.0 - OQL: esempi

 determinare la data di inizio e la data di fine dei task con almeno 20 mesi uomo select distinct struct(di: t.dat_in, df: t.dat_fine) from Tasks t  where t.mesi_uomo > 20 il risultato è di tipo set < struct(di : date; df : date) >

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ODMG 3.0 - OQL: esempi

 determinare i rapporti tecnici che hanno lo stesso titolo di un articolo select tr from Rapporti_Tecnici tr, Articoli a where tr.titolo = a.titolo

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Modello dei dati ad oggetti esempio di schema

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Progettazione di schemi ad oggetti

 Metodologie di progettazione ad oggetti (es. UML)  La componente strutturale/statica (es. class diagrams) non è molto diversa dai diagrammi Entità-Relazione

Progettazione di schemi ad oggetti

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  Entità – – – oggetto Diverse modalità di identificazione (non è necessario introdurre codici se non semanticamente significativi per l'applicazione) Possibilità di rappresentare direttamente attributi multivalore e strutturati insieme di entità – classe (collezione) – – – – attributi metodi (non distinguiamo tra interfaccia e implementazione) attributi complessi Aggregazione/associazione