Le modèle de l'ODMG

1. Le modèle de l'ODMG • 1. Contexte • 2. Le modèle de l'ODMG et ODL • Un exemple de base • 3. Le langage OQL • 4. OML : intégration aux langages C++, Java et Smalltalk • 5. Conclusion

2. 1. Contexte • Object Database Management Group • Fondé en septembre 1991 par 5 constructeurs: • O2 Technology • Objectivity • Object Design • Ontos • Versant • Version 2.0 96 avec 10 auteurs • POET Soft, Barry & Ass., American Man. Syst., Windward Sol., Lucent • De nombreux observateurs externes participent à l'élaboration. • Le groupe propose de définir des concepts standards pour la conception des SGBDO.

3. 2. Le modèle de l'ODMG • C'est une extension du modèle de l'OMG. • L'OMG a proposé un modèle standard pour les objets, supporté par le langage IDL (Interface Definition Langage), également de l'OMG. • Les BD objets nécessitent des adaptations/extensions : • instances de classes, • collections, • associations, • persistance, • transactions. • Ce modèle est un candidat pour un profil BD de l'OMG. • Mis en oeuvre à l'aide du langage ODL, langage de niveau conceptuel, supportant un modèle abstrait implémenté dans les langage C++, Smalltalk, Java.

4. Quelques définitions de l'ODMG • ODL (Object Definition Langage) • Langage de définition de schéma des bases de données objet • OQL (Object Query Langage) • Langage d'interrogation de bases de données objet basé sur des requêtes SELECT proches de celles du langage SQL • OML (Object Manipulation Langage) • Langage de manipulation intégré à un langage de programmation objet permettant la navigation, l'interrogation, la mise à jour d'objets persistants. • L'OMG en propose trois variantes : OML C++, OML Smalltalk, OML Java.

5. Interfaces d'accès à un SGBDO (ODMG) • C'est une adaptation du modèle objet de l'OMG. • Elle est possible à partir des langages de propgrammation orientés objet tel le langage C++. OQL ODL OML C++ OML Java OML Smalltalk SGBDO

6. • Editeur de classes • Manipulateur d’objets • Bibliothèques graphiques • Débogueur, éditeur Outils Interactifs LOO Persist. ODL OQL OQL = Object Query Language ODL = Object Defintion Language LOO = Langage Orienté Objet • Persistance • Concurrence • Identification • Fiabilité • Accès • Sécurité Gérant d'objets Architecture conforme de l'ODMG • Processus de génération d'un fichier exécutable

7. Lien avec les langages de programmation PL : programming langage Application Source en PL Déclaration en ODL ou PL ODL compilateur de PL pré-compilateur de déclarations ODBMS Runtime Application Binaire Editeur de liens Exécutable

8. Définition d'Interface (Interface Definition) Spécification du comportement (ou d'une de ses parties) observable par les utilisateurs pour un type d'objet. Définition de classe (Class Definition) Spécification du comportement et d'un état observable par les utilisateurs pour un type d'objet. Extension de Classe (Class extension) Collection caractérisée par un nom contenant les objets de la classe. Définition de Littéral (Literal Definition) Spécification d'un type de valeur correspondant à un état abstrait, sans comportement. Exemple : déclaration de type en langage C++ (entier, flottant, structure, classe, etc.) Interface, classe, littéral

9. Un modèle objet-valeur. Valeurs = littéraux entier, réel, chaînes de caractères, ... structure<>, enum<> Les objets implémentent des interfaces (comportement) peuplent des extensions de classes (comportement + état) Deux type d'héritage comportement (interface) de structure abstraite ou d'état d'objet, notés EXTENDS (ne pas confondre avec EXTENT). Hiérarchie des types Type Interface Littéral Classe

10. L'Objet, instance d'une classe • Identifié par un OID (chaîne binaire spécifique) • OIDs gérés par le SGBDOO pour distinguer les objets, • OID permet de retrouver l'objet, reste invariant durant sa vie, • OIDs peuvent être choisis par les utilisateurs. • Persistant ou transient • Les objets de la BD sontdes objets persistants, peuvent être nommés par les utilisateurs et sont uniques dans la base. • Les objets transients restent en mémoire pendant l'exécution de la requête. • Peut être simple ou composé • atomique (spécifié par l'utilisateur par des définitions de classes), • collection d'objets ou de littéraux, structurés.

11. Propriétés de tout type d'objet • Gestion à partir d'un ensemble d'opérations héritées • création, verrouillage, comparaison, copie, suppression • Instanciation à partir d'une interface "usine" • interface ObjectFactory { Object new(); }; • L'héritage des opérations est implémenté dans le SGBDOO • interface Object { • void lock(in Lock_Type mode) raises (LockNotGranted); // verrou bloquant • boolean try_lock(in Lock_Type mode); // verrou non bloquant • boolean same_as(in Object anObject); // comparaison d'identifiant • Object copy(); void delete() ; }; //constructeur copie et destructeur

12. Objets structurés • Les objets structurés s'inspirent des objets SQL2. • Ils permettent la gestion du temps. • DATE // objet date avec les méthodes associés • INTERVAL // objet durée pour une structure • TIME // heure avec les fuseaux horaires associés • TIMESTAMP // encapsulation d'une date et d'une durée • Il sont la version objet des littéraux correspondants. • Ils sont fournis avec des méthodes • ajout d'intervalles • extraction de mois, jour, année • ...

13. Objets collections (1/2) • Instances de collections homogènes • Exemples : Set<t>, Bag<t>, List <t>, Array<t>, Dictionary<t,v> • Héritent d'une interface commune Collection • Interface Collection : Object { • unsigned long cardinality(); • boolean is_empty(), is_ordered(), allows_duplicates(), contains_element(in any element); • void insert_element(in any element); • void remove_element(in any element) raises(ElementNotFound); • Iterator create_iterator() ; • Bidirectionalterator create_bidirectional_iterator() ; };

14. Objets collections 2/2) • Un itérateur permet d'itérer sur les éléments : • Interface Iterator {void reset() ; any get_element() raises (NoMoreElements); • void next_position raises (NoMoreElements); • replace_element (in any element) raises(InvalidCollectionType) ; ...}; • Chaque collection est dotée d'une interface spécifique. • Exemple : Collection Dictionnaire • Collection de doublets <clé-valeur>, la clé est unique. • Interface Dictionary : Collection { • exception keyNotFound(any key); // Gestion des exceptions • void bind(in any key, in any value); // insertion • void unbind (in any key)raise(KeyNotFound); // suppression • void lookup (in any key)raise(KeyNotFound); // recherche • boolean contains_key(in any key) ; } // test d'appartenance

15. Hiérarchie des types ODMG Type Object Literal Collection Object Atomic Object Structured Object Atomic Lit. Collection Lit. Structured Lit. Date Time Timestamp Interval Set <> Bag <> List <> Array <> Dictionary<> Structure<> Date Time Timestamp Interval Set <> Bag <> List <> Array <> Dictionary<> Long Short Ulong Ushort Float Double Character Boolean string octet enum<>

16. Attributs • Propriété permettant de mémoriser un littéral ou un objet. • Peut être interprété comme la définition des deux méthodes • Set_value • Get_value • Caractéristique d'un attribut • son identificateur, • le type de ses valeurs légales. • L'implémentation d'un attribut n'est pas obligatoire.

17. Les Associations (Relationships) • Associations binaires, bi-directionnelles de cardinalité (1:1), (1:N), (N:M). • Opérations • Add_member, Remove_member • Traverse, Create_iterator_for Boire Vins Buveurs Est_bu_par Fonction de traversée

18. Exemples • Exemple : • Interface buveurs { ... Relationship list<vins> boire inverse vins::est_bu_par; }; • Interface vins { ... Relationship set<buveurs> est_bu_par inverse buveurs::boire;}; • Le SGBDO garantit le maintient de l'intégrité • Références dans les deux sens si inverse déclaré. • Ce n'est pas le cas pour un attribut valué par un objet • attribut boire list<vins> • En l'absence de chemin inverse, il n'y a pas d'intégrité référentielle.

19. Opérations • Représentent le comportement du type de l'objet • Propriétés: • nom de l'opération • nom et type des arguments (in) • nom et type des paramètres retournés (out) • nom des conditions d'erreurs (raises) • Exemple: • Interface buveurs • { ... • int boire(in vins v, in int qte) raises(novins); • }; //signature

20. Méta-modèle du modèle ODMG support Class Instantiate 1 key_list extent_name super_class * * extends 1 Operation signature has invoke return return_abnormally * * Property Object OID has_name? names class create delete exits same_has? Attribute Traversal path attr_name attr_type path_name to_cardinality to_type set_value get_value traverse creator_iterator Relationship define 2 add_member remove_member + Type, littéraux, interface, .... 1

21. Voiture nveh couleur marque km rouler() Exemple de base de données Habite Appartient Appart. étage no rue code ville Personne nss nom prenom datenais vieillir() dormir() Loge Possède Boire Inférieur Vin cru millésime degré qualité Buveur type état boire() Employé fonction salaire primes travailler() Bu_par Supérieur EmployéBuveur

22. Définitions associées Interface Personne { // interface abstraite pour implémentation dans classe attribute string nss ; attribute string nom ; attribute string prenom ; attribute date datenaissance; relationship Appart habite inverse Appart::loge; // relationship relationship Voiture Possede inverse Voiture::Appartient; // relationship short vieillir(); void dormir() short age(); };

23. Définitions associées (suite) class Employé : Personne(extent Employés key nss) //classe avec extension de personne + { attribute enum fonct{ingénieur, secrétaire, analyste, programmeur} fonction; attribute float salaire ; attribute list<float> primes ; //attribut multi-valué relationship Employé inferieur inverse supérieur; relationship Employé supérieur inverse inférieur; void travailler(); };

24. 3. Le langage OQL • Permet un accès facile à une base objet • via un langage interactif autonome, • par intégration dans C++ ou Smalltalk ou Java. • Offre un accès non procédural • pour permettre des optimisations automatique (ordonnancement, index,…), • pour garder une syntaxe proche de SQL 92. • Reste conforme au modèle de l'ODMG • application d'opérateurs aux collections extensions ou imbriquées, • création de résultats littéraux, d'objets, de collections, … • Support de mises à jour limitées via les méthodes.

25. Concepts additionnels • Expression de chemin mono-valuée • Séquence d'attributs ou associations mono-valuées de la forme X1.X2…Xn telle que chaque Xi à l'exception du dernier contient une référence à un objet ou un littéral unique sur lequel le suivant s'applique. • Utilisable en remplacement d'un attribut SQL. • Collection dépendante • Collection obtenue à partir d'un objet car imbriquée dans l'objet ou pointée par ce dernier. • Utilisable dans la clause FROM.

26. Forme des Requêtes • Forme générale d'une requête • Expressions fonctionnelles à mixer avec • Bloc select étendu • Select [<type résultat>] (<expression> [, <expression>] ...) • From x in <collection> [, y in <collection>]... • Where <formule> • Type du résultat • Automatiquement inféré par le SGBD • Toute Collection est autorisée (Bag par défaut) • Il est possible de créer des objets en résultats. • La syntaxe est très libre avec un contrôle de type fort.

27. Requête Simple • Calcul d'une expression • ((string) 10*5/2) || "toto" • ===> string • Accès à un attribut d'un objet nommé • mavoiture.couleur • ===> littéral string

28. Parcours d'association monovaluée • sélection de structure en résultat (défaut) • select struct (name: b.nom, • city: b.habite.adresse.ville) • from b in buveurs • where b.type = 'gros' • ===> littéral bag <struct(Name,City)>

29. Parcours d'association multivaluée • Utilisation de collections dépendantes. • Les collections dépendantes sont parcourues par des variables imbriquées derrière la clause From ce qui permet de traverser des chemin multivalués correspondant à des associations [1:N] ou [M:N]. • Exemple : recherche du nom et prénom des buveurs de Volnay. • select b.nom, b.prenom • from b in buveurs, v in b.boire • where v.cru = "volnay" • ==> littéral bag<struct<nom:string,prenom:string>

30. Imbrication de Select en résultat • Calcul pour chaque employé d'une structure constitué de son nom et de ses inférieurs mieux payés. • select distinct struct (nom : e.nom, inf_mieux_payes : • list (select i • from i in e.inferieur • where i.salaire > e.salaire)) • from e in employes • ===> littéral de type • set <struct (nom: string, inf_mieux_payes : list <employes>)>

31. Invocation de méthodes • Possible en résultat ou dans le critère de sélection • select distinct e.nom, • e.habite.adresse.ville, e.age() • from e in employes • where e.salaire > 10000 and e.age() < 30 • ===> littéral de type set <struct>

32. Création d'Objets • Définition : expressions de constructions • Soit C une classe, p1, ..., pn des propriétés de la classe et e1, ..., en des expressions. Alors C(p1 : e1, ..., pn : en) est une expression de construction. • Exemples de création d'objet • E1 : création d'objet par appel de constructeur ayant une requête pour argument. • employe (nss:15603300036029, nom:"jean", salaire: 100000) • E2 : recherche de tous les buveurs sans emploi • employe (select struct(nss:b.nss, nom:b.nom, salaire: 4000) • from b in buveurs • where not exist e in employes : e.nss=b.nss )

33. Définition d'objets via Requêtes • Le résultat d'une requête peut être nommé (littéral ou objet nommé). • Syntaxe de définition de macros • Define <nom> as <question> • Permet de définir un objet nommé <nom> calculé par la question • Exemple • Define Cesar as • Select b • From b in Buveurs • Where b.prenom = "Jules"

34. Quantification • Quantificateur universel • for all x in collection : predicat(x) • Exemple : for all b in Buveurs : b.age < 18 • Quantificateur existentiel • exists x in collection: predicat(x) • Exemple : exists v in Employés.posséde : v.marque = "Renault"

35. Calcul d'Agrégats, opérateur Group By • Similaire à SQL. • Possibilité d'utiliser des prédicats • Exemple • select e • from e in employes • group by (bas : e.salaire < 7000, • moyen : e.salaire >= 7000 and e.salaire < 21000, • haut : e.salaire >= 21000) • ===>struct<bas: set(emp.),moyen:set(emp.),haut:set(emp.)>

36. Expressions de Collections • Conversion de collections • element (select v.marque • from v in voitures • where v.numero = "120 abc 75") ===> string • Mise à plat (applatissage) des collections • flatten (select b.nom, select v.millesime • from v in b.boire • where v.cru = "volnay" • from b in buveurs)

37. 4. Intégration aux langages C++, Java, Smalltalk • Implémentation du modèle abstrait • adaptation des concepts, types, collections. • Nécessité d'adapter le modèle • certains concepts n’existent pas dans le langage • interface en C++ ==> classe • association en C++ et Java ==> attributs rôles de type Ref <T> • clés ==> pas de clés ! • Nécessité d’intégrer OQL

38. Gestion de transactions • Objet Transaction créé par Factory • begin() pour ouvrir une transaction ; • commit() pour valider les mises à jour de la transaction ; • abort() pour défaire les mises à jour de la transaction ; • checkpoint() = commit() + begin(), sans relâcher verrous ; • join() pour récupèrer l'objet transaction dans la thread ; • leave() pour dissocier un objet transaction de la thread ; • Possibilités d'imbriquer des transactions; • Contrôle de concurrence niveau objet (explicite ou défaut) ; • Ouverture et fermeture des bases

39. OML Java • Persistance par atteignabilité • classes connues du SGBDO • objets capables de persister • nommage par objets "database" • opérations bind, unbind, lookup • tout objet nommé est racine de persistance • tout objet référencé par un objet persistant est persistant. • Adaptation des types. • Package collections ODMG • set, bag, list, varray : collection

40. OML Java ... • Transparence des opérations • opérations identiques sur un objet transient ou persistant. • Gestion des accès BD • lecture objet en cas de référence absente • écriture en mise à jour ou commit, • les choix du développeur restent libres.

41. Interrogation directe des collections possibilité d'appliquer un prédicat à une collection ajout d'une fonction query à chaque collection Exemple set<object> lesbonsvins; lesBonsVins = Vins.query("qualité = "Bons"") Fourniture de la classe OQLQuery avec opérations OQLQuery(String question) bind(Object parameter) execute() Exemple set BuveursCru; query = OQLQuery( "select distinct b from b in buveurs, v in b.boire where v.cru = $1" ); query.bind("volnay"); BuveursCru = query.execute(); Intégration de OQL

42. 5. Conclusion • Tentative de création d'un standard pour SGBDO • vise à la portabilité des applications • langage de requêtes très complet (et complexe) • modèle abstrait et adaptation C++, Smalltalk, Java. • Extension de SQL pour collections imbriquées • des différences avec SQL2 (sémantique, typage fort, …) • des déficiences (contrôle, vues,…) • des spécificités (nomination des objets, des requêtes, …) • difficile à implémenter ...