面向對象在關系數據庫中的設計與應用

徐萍

摘要：該文針對面向對象的技術和關系型數據庫的特點，將兩者相結合，研究了將面向對象技術方式應用于關系型數據庫，進行系統設計的方法，重點描述了對象映射成關系數據庫的方法。

關鍵詞：面向對象；關系型數據庫；映射；類；屬性

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）20-0012-02

1 引言

面向對象（Object Oriented，OO）是把面向對象的思想應用于計算機軟件開發中，以對象為內核，以類、繼承、封裝、多態等概念構造系統，進行客觀事物的軟件開發設計的一種方法。面向對象，對象其實就是一個封裝體，包含數據和控制命令。隨著計算機技術和開發軟件的不斷升級，面向對象的方法和應用已經不僅僅局限于軟件開發和程序設計，已經逐漸擴展到數據庫系統、分布式系統、網絡管理、人機交互等計算機領域，甚至對人工智能、計算機輔助工具、信息系統等產生深遠影響。計算機和網絡都離不開數據庫，面向對象的廣泛應用，也給數據庫技術增添了新鮮血液。面向對象方法與數據庫技術，尤其是關系型數據庫如何有效結合，更好的支持數據庫的應用，是一個非常值得研究的課題。

2 面向對象的關系型數據庫

2.1 關系型數據庫

電子商務、云存儲、云計算等計算機信息系統，已經是當今信息技術的重要手段，而數據庫技術是計算機系統的重要組成部分和核心內容。數據庫類型有網狀、層次和關系幾類，其中關系型數據庫以其集合的操作方式得到了最為廣泛的應用。關系型數據庫是一種建立在關系數據庫模型基礎上的數據庫，用集合代數方法對數據庫單元中數據進行處理，是一組相互之間有關聯關系的表，表的關系通過相關字段進行關聯，表中的數據可以根據需求情況進行存取且不用重新組織數據庫表格。新建一個關系型數據庫時，每一行包含一個數據實體，是被列定義的種類。目前應用較多的數據庫有oracle、sqlserver、mysql等。

2.2面向對象分析法

面向對象分析法（Object-Oriented Analysis，OOA），是指一個軟件開發項目在開發過程中，首先要對業務情況進行調研，然后用面向對象的思想對該項目業務進行歸納、分類、分析。OOA強調的是業務對象之間的關系以及對象的屬性和行為。面向對象分析法使用戶和設計者之間的溝通更容易，設計者能夠更好地理解用戶的需求，設計者了解了用戶的需求，才能更好地設計出用戶與數據庫之間的映射方式，從而設計出用戶滿意的數據庫。

OOA方法的程序設計，從結構框架來說，一個是針對開發者的外部層，外部層是應用程序的整體設計；內部層針對物理存儲，稱為物化視圖，是基于遠程表格的，也可以稱之為快照；概念層介于外部層和內部層之間，是內外部的映射，用DDL表示，概念層是關系型數據庫的真正表現形式。對象與關系型數據庫通過映射發生關系，映射方法就是將關系型數據庫進行概念層的設計。從對象到關系型數據庫的映射內容包括：屬性與列的映射，關系型數據庫中的繼承，類與表的映射，映射的關聯，聚合和組合以及實現關系等。

將對象建模和映射的過程就是將對象轉換成概念層的數據庫模型，對象模型轉換為關系型數據庫的映射有如下關系：

1）每個對象是唯一的，有唯一的標識符，具有唯一性。對象的標識一般用主鍵或者是系統自動生成的偽標識符來標識，而不是通過描述對象的屬性來標識。

2）類與關系型數據庫中的表的轉換，可以通過直接調用表的名稱，或者可以通過在類的名稱前加前綴的方式修改成表的名稱來實現。

3 基于面向對象技術的關系數據庫的設計方法

3.1 整體思路

基于面向對象技術的關系型數據庫的設計方法，首先要確定應用程序中的領域類，領域類中將數據信息和對數據的操作、調用方法進行了封裝。領域類實例化，就得到對象，因此，需要提前把對象的存儲、地址、檢索方法、調用方法等問題設計好，做好準備工作。

在面向對象的關系型數據庫中，數據通過對象形式存儲到數據庫中，并且對象之間的關聯關系是自動存儲的。關系型數據庫本身不存在集合和分解的問題，可以由與對象相關的狀態圖像構成。面向對象的關系型數據庫是通過對對象進行查詢、檢索、調用的，不存在對某個表的一行或一列進行某些操作。因此需要提前定義對對象的各種操作方法。比如：writeObject（）是一個寫入并存儲一個對象及所有對象相關；read Object（）是讀取一個對象及所有對象相關。每個對象有唯一的標識ID，在寫入和讀取時通過唯一的標識ID進行。

以消費者對電子賬戶的寫入、讀取操作為例子，來說明面向對象數據庫數據存儲模式，如圖1所示。將消費者對電子賬戶的操作對象的屬性描繪成字段，指向其他對象需要映射到相應的外部關鍵字上，此處的操作動作不能封裝。數據庫中的每一個表對應一個類，對數據庫中的表的操作設定為函數。

3.2 對象映射成關系數據庫

RDBMS的表都是二維表，一個二維表是一個管理單元，二維表及表與表之間的關聯關系用來描述對象模型的屬性，即對象模型與關系型數據庫的映射關系。將每個對象的類存儲到數據庫的表中，一個類對應一個對象實例，并進行存儲。不僅對象實例映射到關系型數據庫中，對象之間的關聯關系也要映射到關系型數據庫中，這樣才能進行后續的操作。

對象之間的關系有四種：關聯、繼承、聚合、組成。關聯是關系型數據庫中對象之間的關聯關系，聚合不僅需要對關系型數據庫的整體進行操作，還需要對部分進行操作，即讀取時需要整體讀取的同時也需要在部分數據中進行讀取。關聯是不需要的，在關聯中存儲和讀取的執行操作不明顯。關聯和聚合的區別在于對象之間的聯系程度不同。

對關系型數據庫中的數據不但有存儲、調用等動作，還有刪除的動作，那么將數據庫對對象的存儲和刪除也是一樣，對象映射成關系型數據由一些規則，如下：

1）一個類與一個庫表對應映射，也可以多個類與一個庫表對應映射。

2）類中存在父子關系的類，映射關系時可以分別與父和子類分別映射，或者不對父類進行定義，讓子類具有父類的屬性；不對子類進行定義，讓父類具有子類的屬性。

3）映射關系定義為一個表，包含一對一、一對多、多對多等關聯關系，也可在類表之間定義外鍵。

4）聚合的方式有兩種：一種是用一張表將所有對象類的屬性合并；一種是分別用兩張表分別將對象類的整體和部分分別合并，利用外鍵關聯整體與部分的關系。

5）有些類是沒有屬性的，沒有屬性則沒有映射表。

6）映射后的關系型數據庫表需要進行冗余操作，使其關系范式合理。

4 結論

面向對象的關系型數據庫系統以其模型簡單、數據獨立的優勢，成為數據庫技術發展的主流方向，本文針對面向對象的技術和關系型數據庫的特點，將兩者相結合，研究了將面向對象技術方式應用于關系型數據庫，進行系統設計方法的研究，重點描述了對象映射成關系數據庫的方法。

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