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中国人民大学信息学院. 数据库系统概论 An Introduction to Database System 第十五章 对象关系数据库系统. 对象关系数据库系统. 对象关系数据库系统 (Object Relational Database System ， ORDBS) 是面向对象数据模型 (Object Oriented Data Model ，简称 OO 模型 ) 和关系数据模型相结合的产物 三条研究路线 以面向对象的程序设计语言为基础，研究持久的程序设计语言，支持 OO 模型； 建立新的面向对象数据库系统 OODBS ，支持 OO 数据模型；

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  1. 中国人民大学信息学院 数据库系统概论 An Introduction to Database System 第十五章 对象关系数据库系统 An Introduction to Database System

  2. 对象关系数据库系统 • 对象关系数据库系统(Object Relational Database System，ORDBS)是面向对象数据模型(Object Oriented Data Model，简称OO模型)和关系数据模型相结合的产物 • 三条研究路线 • 以面向对象的程序设计语言为基础，研究持久的程序设计语言，支持OO模型； • 建立新的面向对象数据库系统OODBS，支持OO数据模型； • 以关系数据库和SQL为基础，把面向对象技术融入数据库系统的ORDBS An Introduction to Database System

  3. 第十五章 对象关系数据库系统 15.1 面向对象数据模型 15.2 对象-关系数据库 15.3 小结 An Introduction to Database System

  4. 15.1 面向对象数据模型 • 面向对象数据库系统支持OO模型 • 面向对象数据库系统：一个持久的、可共享的对象库的存储和管理者 • 对象库：由一个OO模型所定义的对象的集合体 An Introduction to Database System

  5. 15.1 面向对象数据模型 15.1.1 OO模型的核心概念 15.1.2 类层次(结构) 15.1.3 继承 15.1.4 对象的嵌套 An Introduction to Database System

  6. 15.1.1 OO模型的核心概念 1.对象 • 定义：对象是由一组数据结构和在这组数据结构上的操作的程序代码封装起来的基本单位。 • 组成部分 • 属性(Attribute)集合 • 属性描述对象的状态、组成和特性 • 方法(Method)集合 • 描述了对象的行为特性 An Introduction to Database System

  7. OO模型的核心概念(续) 2. 对象标识OID(Object IDentifier) • 概念：面向对象数据库中的每个对象都有一个唯一的不变的标识称为对象标识(OID) • 特点： • 永久持久性 • 独立于值的、系统全局唯一的 An Introduction to Database System

  8. OO模型的核心概念(续) 3. 封装(Encapsulation) • 每一个对象是其状态与行为的封装 • 封装是对象的外部界面与内部实现之间实行清晰隔离的一种抽象，外部与对象的通信只能通过消息 • 对象封装之后查询属性值必须通过调用方法 An Introduction to Database System

  9. OO模型的核心概念(续) 4. 类(Class) • 对象类(简称类)：共享同样属性和方法集的所有对象构成了一个对象类 • 实例：一个对象是某一类的一个实例(instance) • 在OODB中，类是“型”，对象是某一类的一个“值” An Introduction to Database System

  10. 15.1 面向对象数据模型 15.1.1 OO模型的核心概念 15.1.2 类层次(结构) 15.1.3 继承 15.1.4 对象的嵌套 An Introduction to Database System

  11. 类层次(结构)(续) 图15.1 学校数据库的类层次结构图 • 教员、行政人员、工人中只有本身的特殊属性和方法 • 同时它们又继承教职员工类和人的所有属性和方法 • 逻辑上它们具有人、教职员工和本身的所有属性和方法 An Introduction to Database System

  12. 类层次(结构)(续) • 超类/子类之间的关系体现了“IS A”的语义 • 超类是子类的抽象(Generalization)或概括 • 子类是超类的特殊化(Specialization)或具体化 • 类层次可以动态扩展，一个新的子类能从一个或多个已有类导出 An Introduction to Database System

  13. 15.1 面向对象数据模型 15.1.1 OO模型的核心概念 15.1.2 类层次(结构) 15.1.3 继承 15.1.4 对象的嵌套 An Introduction to Database System

  14. 15.1.3 继承 • 单继承：一个子类只能继承一个超类的特性(包括属性和方法) • 层次结构图是一棵树 • 多重继承：一个子类能继承多个超类的特性 • 层次结构图是一个带根的有向无回路图 An Introduction to Database System

  15. 继承(续) • 多重继承 具有多继承的类层次结构图 An Introduction to Database System

  16. 继承(续) • 继承性的优点 • 第一，建模的有力工具，提供了对现实世界简明而精确的描述 • 第二，提供了信息重用机制 • 子类与超类的冲突 • 子类在定义自己特殊属性和方法时可能与继承下来的超类的属性和方法发生冲突 • 由系统解决 An Introduction to Database System

  17. 15.1 面向对象数据模型 15.1.1 OO模型的核心概念 15.1.2 类层次(结构) 15.1.3 继承 15.1.4 对象的嵌套 An Introduction to Database System

  18. 15.1.4 对象的嵌套 • 对象嵌套： • 一个对象的属性可以是一个对象，这样对象之间产生一个嵌套层次结构 • 设Obj1和Obj2是两个对象。如果Obj2是Obj1的某个属性的值，称Obj2属于Obj1，或Obj1包含Obj2。 • 复杂对象 • 子对象 • 嵌套层次结构 An Introduction to Database System

  19. 对象的嵌套(续) 汽车的嵌套层次图 An Introduction to Database System

  20. 对象的嵌套(续) • 对象嵌套层次结构和类层次结构形成了对象横向和纵向的复杂结构 • 各种类之间具有层次结构 • 某一个类内部也具有嵌套层次结构 An Introduction to Database System

  21. 关系模型与OO模型的比较 表15.1 关系数据模型与OO模型的比较 An Introduction to Database System

  22. 第十五章 对象关系数据库系统 15.1 面向对象数据模型 15.2 对象-关系数据库 15.3 小结 An Introduction to Database System

  23. 15.2 对象-关系数据库 15.2.1 对象关系数据库系统中扩展的关系数据类型 15.2.2 对象关系数据库系统中扩展的对象类型及其定义 15.2.3 参照类型(Reference Type) 15.2.4 继承性 15.2.5 子表和超表 An Introduction to Database System

  24. 对象关系数据库系统中扩展的关系数据类型 • 扩展的类型： • LOB • BOOLEAN • 集合类型ARRAY • 用户定义的DISTINCT类型等 • 面向对象的数据类型 • 行类型ROW TYPE • 抽象数据类型（Abstract Data Type） An Introduction to Database System

  25. ORDBS中扩展的关系数据类型(续) • 大对象LOB(Large OBject )类型 • LOB可存储多达十亿字节的串。 • LOB分类 • 二进制大对象BLOB(Binary Large OBject) • BLOB用于存储音频、图像数据 • 字符串大对象CLOB(Character Large OBject)。 • CLOB用于存储长字符串数据 An Introduction to Database System

  26. ORDBS中扩展的关系数据类型(续) 2. BOOLEAN类型 • 布尔类型，支持3个真值：true、false和unknown • 操作符：NOT、AND、OR、EVERY、ANY 例如 WHERE EVERY(QTY>200) 或WHERE ANY(QTY>200) • QTY列为空值：返回unknown； • QTY列为非空： • 当该列的每一个值都使(QTY>200)为true时，EVERY返回true，否则为false； • 当该列的每一个值都使(QTY>200)为false时，ANY返回false，否则为true。 An Introduction to Database System

  27. ORDBS中扩展的关系数据类型(续) 3.集合类型(Collection Type)ARRAY • 相同类型元素的有序集合称为数组ARRAY • SQL3新增的集合类型 • 允许在数据库的一列中存储数组 • SQL3的数组只能是一维的 • 数组中的元素不能再是数组 An Introduction to Database System

  28. ORDBS中扩展的关系数据类型(续) ［例2］ CREATE TABLE SALES ( ITEM_NO CHAR(20)， /*商品号*/ QTY INTEGER ARRAY［12］， /*整数数组，存放销售额*/ PRIMARY KEY(ITEM_NO) )； An Introduction to Database System

  29. ORDBS中扩展的关系数据类型(续) • 向SALES表插入一个元组： INSERT INTO SALES(ITEM_NO，QTY)VALUES (‘T-shirt2000’，ARRAY［200，150，200，100，50，70， 80，200，10，20，100，200］)； • 查找三月份销售额大于100的商品号： SELECT ITEM_NO FROM SALES WHERE QTY［3］>100； An Introduction to Database System

  30. ORDBS中扩展的关系数据类型(续) 4. DISTINCT类型 • SQL3新加了一种DISTINCT类型 • 定义DISTINCT数据类型语法 CREAT TYPE <type name> AS <built in scalar type name> FINAL [ <cast option>] [ <method specification commalist>]; An Introduction to Database System

  31. ORDBS中扩展的关系数据类型(续) • 没有使用DISTINCT类型 • 例如，职工的智商字段(IQ)和鞋号字段(SHOE_SIZE)定义成INTEGER类型 • WHERE SHOE_SIZE > IQ An Introduction to Database System

  32. ORDBS中扩展的关系数据类型(续) • 使用DISTINCT类型 • 重新定义这两字段类型 • CREAT TYPE SHOE_SIZE_TYPE AS INTEGER FINAL; • CREAT TYPE IQ_TYPE AS INTEGER FINAL; • SHOE_SIZE_TYPE和IQ _TYPE成为两种不同的数据类型 表达式：WHERE SHOE_SIZE > IQ 是非法的 • 如果在定义类型时设置了选项<cast option>，下面用法也是合法的：WHERE MY_SHOE_SIZE > CAST (MY_IQ AS SHOE_SIZE) An Introduction to Database System

  33. 15.2 对象-关系数据库 15.2.1 对象关系数据库系统中扩展的关系数据类型 15.2.2 对象关系数据库系统中扩展的对象类型及其定义 15.2.3 参照类型(Reference Type) 15.2.4 继承性 15.2.5 子表和超表 An Introduction to Database System

  34. ORDBS中扩展的对象类型及其定义 • 在ORDBMS中，类型(TYPE)具有类(CLASS)的特征，可以看成类 1.行对象与行类型 • 定义行类型(ROW TYPE) ： CREATE ROW TYPE <row_type_name> (<component declarations>)； An Introduction to Database System

  35. ORDBS中扩展的对象类型及其定义(续) • 创建行类型 ［例3］ CREATE ROW TYPE Person_type (pno NUMBER， name VARCHAR2(100)， address VARCHAR2(100) ); An Introduction to Database System

  36. ORDBS中扩展的对象类型及其定义(续) • 创建基于行类型的表 CREATE TABLE <table_name> OF <row_type_name>; ［例4］ CREATE TABLE person_extent OF Person_type (pno PRIMARY KEY ); An Introduction to Database System

  37. ORDBS中扩展的对象类型及其定义(续) 2.列对象与对象类型 • 可以创建一个对象类型，表的属性可以是该对象类型。 • 创建列对象语句如下: CREATE TYPE <type_name> AS OBJECT (<component declarations>); An Introduction to Database System

  38. ORDBS中扩展的对象类型及其定义(续) ［例5］ CREATE TYPE address_objtyp AS OBJECT (street VARCHAR2(50)， city VARCHAR2(50) ); CREATE TYPE name_objtyp AS OBJECT (first_name VARCHAR2(30)， last_name VARCHAR2(30) ) ; An Introduction to Database System

  39. ORDBS中扩展的对象类型及其定义(续) • 创建表，定义其中的属性是对象类型 ［例6］ CREATE TABLE people_reltab ( Id NUMBER(10)， name_obj name_objtyp， address_obj address_objtyp); An Introduction to Database System

  40. ORDBS中扩展的对象类型及其定义(续) 3. 抽象数据类型(Abastract Data Type，ADT) • 概念：SQL3允许用户创建指定的带有自身行为说明和内部结构的用户定义类型称为抽象数据类型 • 定义ADT的一般形式为 CREATE TYPE <type_name> ( 　 所有属性名及其类型说明， [定义该类型的等于＝和小于<函数，] 　 定义该类型其他函数(方法)); An Introduction to Database System

  41. ADT的特点 • (1) ADT的属性定义和行类型的属性定义类同。 • (2) 在创建ADT的语句中，通过用户定义的函数比较对象的值。 • (3) ADT的行为通过方法(methods)、函数(functions)实现。 • (4) SQL3要求抽象数据类型是封装的，而行类型则不要求封装。 • (5) ADT有3个通用的系统内置函数 • (6) ADT可以参与类型继承 An Introduction to Database System

  42. 15.2 对象-关系数据库 15.2.1 对象关系数据库系统中扩展的关系数据类型 15.2.2 对象关系数据库系统中扩展的对象类型及其定义 15.2.3 参照类型(Reference Type) 15.2.4 继承性 15.2.5 子表和超表 An Introduction to Database System

  43. 15.2.3 参照类型(Reference Type) • REF类型（参照类型、引用类型） • 引入的原因： 类型之间可能具有相互参照的联系 • 形式 REF <类型名> • 特点： • REF类型总是和某个特定的类型相联系。 • 它的值是OID An Introduction to Database System

  44. 参照类型(续) • 创建两个表：Employee和Company，两表之间存在相互参照关系，即某个职工在某个公司工作 • (1)创建行类型 ［例7］ CREATE ROW TYPE employee_type( name VARCHAR(35)， age INTEGER ); CREATE ROW TYPE Comp_ type( compname VARCHAR(20)， location VARCHAR(20) ); An Introduction to Database System

  45. 参照类型(续) • (2)创建基于行类型的表： CREATE TABLE Employee OF employee_type; CREATE TABLE Company OF Comp_ type • (3)描述参照关系 CREATE ROW TYPE Employment _type ( employee REF (employee_type)， company REF (Comp_ type) ); CREATE TABLE Employment OF Employment _type • 表Employment中某一个元组的employee属性值是某个职工的OID • company属性值是该职工所在公司的OID An Introduction to Database System

  46. 参照类型(续) ［例8］ CREATE ROW TYPE employee_type( name VARCHAR(35)， age INTEGER， emp_id REF(employee_type) ); ［例9］ CREATE TABLE Employee OF employee_type VALUES FOR emp_id ARE SYSTEM GENERATED; An Introduction to Database System

  47. 参照类型(续) • 建立参照属性： <参照属性名>［REF(<类型名>)］SCOPE IS <关系名> ［例10］ CREATE TABLE address_objtab OF address_objtyp ; ［例11］ CREATE TABLE people_reltab2 ( id NUMBER(4) PRIMARY KEY， name_obj name_objtyp， addresss_ref REF(address_objtyp) SCOPE IS address_objtab ) An Introduction to Database System

  48. 参照类型(续) ［例12］ CREATE INDEX address_ref_idx ON people_reltab2(address_ref) ; ［例13］ SELECT id FROM people_reltab2 p WHERE p.address_ref.city='北京' and p.address_ref.street='牛街'; An Introduction to Database System

  49. 15.2 对象-关系数据库 15.2.1 对象关系数据库系统中扩展的关系数据类型 15.2.2 对象关系数据库系统中扩展的对象类型及其定义 15.2.3 参照类型(Reference Type) 15.2.4 继承性 15.2.5 子表和超表 An Introduction to Database System

  50. 15.2.4 继承性 • ORDBMS应该支持继承性 • 一般是单继承性 • ［例14］ CREATE TYPE emp_type UNDER person_type AS( emp_id INTEGER， salary REAL ) NOT FINAL; • NOT FINAL：表示不是类层次结构中最后的“叶结点” • FINAL：该类型是类层次结构的叶结点 An Introduction to Database System

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