DALLE RELAZIONI AGLI OGGETTI

1. DALLE RELAZIONI AGLI OGGETTI Opera Collettiva. Gli Autori sono menzionati in coda

2. I Data Bases tra anni ’60 e ’70 Negli anni ‘50 i sistemi informativi su computer memorizzavano le informazioni su scheda perforata Tra il 1961 ed il 1971 i Data Bases decollano

3. Nel 1953 appaiono le unità a nastro ei primi Sistemi Informativi Riutilizzabile Occupa poco spazio E’ semplice da trasportare Contiene una gran quantità di dati Purtroppo, è sequenziale Purtroppo, le operazioni richiedono due unità a nastro

4. Nel 1959 le unità a disco Ad accesso diretto Possibile il collegamento tra più archivi contemporaneamente Riutilizzabile Occupa poco spazio E’ semplice da trasportare Contiene una gran quantità di dati

5. 1968: IMS, il primo DBMS IBM IBM progetta IMS come DBMS per il progetto APOLLO nel 1966 Con Rockwell e Caterpillar, IBM lo utilizza per la prima volta nel 1969 per la gestione degli approvvigionamenti per la NASA Dopo 40 anni, è ancora in commercio Il suo creatore Vern Watts lavora ancora nel 2009 (anche se non ufficialmente) per IBM su IMS

6. Vengono messi a punto gli algoritmi fondamentali Accesso Sequenziale Accesso Diretto Relativo Accesso Sequenziale con Indice Tecniche di Ricerca Ricerca Binaria Indice con B-Tree Tecniche Hash

7. 1971: Codd (IBM) mette a punto il modello relazionale

8. Assunzioni di Base I duplicati non sono permessi L’ordine non è importante I valori sono atomici Le colonne sono omogenee Le righe sono omogenee

9. Il Linguaggio: SQL Data Manipulation Language Data Definition Language

10. 1976: Il Modello Entità-Relazione Già nel 1976 Peter Chen evidenzia le difficoltà del modello relazionale nel rappresentare la realtà e introduce il modello Entità-Relazione Più ricco, viene usato per descrivere il modello delle informazioni come appaiono nella realtà Ogni cosa è una Entità Ogni Entità ha delle proprietà Le Entità con le stesse proprietà fanno parte dello stesso Insieme di Entità Tra Entità ci possono essere delle Relazioni Le Relazioni possono essere 1:1, 1:n, n:n

11. Notazione di Chen Entità Studenti Relazione Nome Fax Proprietà

12. L’importanza dei modelli dei dati Rappresentano la struttura delle informazioni Il modello concettuale dei dati rappresenta la struttura delle informazioni inerente al problema nel mondo reale Il modello logico dei dati rappresenta la struttura delle informazioni così come sono visibili all’utente di un DBMS Il modello fisico dei dati rappresenta la struttura delle informazioni così come risiede su memoria di massa

13. Il programmatore di solito usa il Ciclo di Sviluppo Waterfall Analisi Progettazione Programmazione Test (Ricerca e correzione degli errori) Documentazione Installazione Manutenzione

14. Nel Ciclo di Sviluppo Waterfall l’informatico analizza e progetta le informazioni usando un modello concettuale, di solito ricco e potente. Poi lo converte nel modello logico secondo quanto permesso dal DBMS scelto per la programmazione. Questo produce una frattura concettuale tra le fasi di Analisi e Progettazione e quella di Programmazione. La frattura crea rumore, che si converte poi in errori. La frattura concettuale

15. I Limiti del Modello Relazionale Ma perché il modello relazionale non è adatto a fare Analisi e Progettazione ? Quali sono i suoi limiti ? I limiti del modello relazionale sono raggruppabili in alcune categorie: I Limiti delle assunzioni di base I Limiti delle assunzioni implicite diffuse I Limiti nella realizzazione di una entità I Limiti nella realizzazione di una relazione I Limiti nel concetto di forme normali

16. Limiti delle assunzioni di base - 1 Le assunzioni di base medesime costituiscono anche i limiti di ciò che si può rappresentare col modello relazionale Le colonne sono omogenee Non è possibile avere righe con colonne non omogenee, ad esempio con sottocategorie Le righe sono omogenee Non è possibile avere righe con colonne in numero superiore o inferiore, ad esempio con sottocategorie

17. Limiti delle assunzioni di base - 2 I duplicati non sono permessi Se dovesse capitare, meglio inventarsi un campo chiave artificiale L’ordine non è importante Se dovesse essere importante, l’ordinamento andrebbe fatto in fase di visualizzazione I valori sono atomici Non è possibile rappresentare campi ripetitivi, o campi con una ulteriore struttura interna

18. I Limiti delle assunzioni implicite diffuse Non e' possibile porre nella base di dati le informazioni sulle informazioni Il modello relazionale non prevede la presenza di meta-informazioni in un data dictionary. I DBMS lo prevedono, ma non è uno standard e ognuno usa convenzioni proprietarie. L'uso dei nomi dei campi e dei nomi dei domini e' privo di significato Per il modello relazionale i campi non hanno significato, se non nella mente del programmatore Non è possibile cambiare il modello dei dati dinamicamente durante l’esecuzione Di solito lo fa il data base administrator

19. I Limiti nella realizzazione di una entità - 1 L’identificazione di una entità mediante chiavi primarie ha una utilità limitata Una chiave “parlante” è utile ma produce dipendenze funzionali, una artificiale non produce dipendenze funzionali ma non è “parlante” Le informazioni su una entità possono essere su più tabelle Di solito, è il risultato di un processo di normalizzazione Una tabella può contenere informazioni su molte entità Capita se le entità hanno una relazione uno a uno

20. I Limiti nella realizzazione di una entità - 2 Una entità può non essere associata ad una tabella Può capitare come risultato di un processo di normalizzazione che un’entità venga polverizzata in tante tabelle e recuperi esistenza solo con una join Una tabella puo' non rappresentare alcuna entità Capita per una tabella che rappresenta una relazione molti a molti

21. I Limiti nella realizzazione di una relazione Il concetto di relazione ha una molteplicità di realizzazioni Di solito ha tre tipi di realizzazione, a seconda che sia uno a uno, uno a molti o molti a molti Nel modello relazionale relazioni tra entità non sono descritte Semplicemente il modello relazionale non le prevede e non può rappresentarle. La presenza di una foreign key fa solo ipotizzare la presenza di una relazione La distinzione tra proprietà e relazione è tenue Accade se una entità ha una sola proprietà o se due entità hanno una relazione uno a uno

22. I Limiti nel concetto di forme normali Il modello relazionale non “ricorda” le forme normali Esse sono solo nella mente del progettista La normalizzazione peggiora le prestazioni e costringe a ricalcolare i risultati in continuazione Se decompongo una entità in più tabelle per portarle in 3NF, poi la devo ricostruire a colpi di join La denormalizzazione migliora le prestazioni ma produce ridondanza e rischio di incongruenza Non decompongo una entità che è in 2NF Le assunzioni dietro le forme normali possono venir meno durante la vita di un modello

23. Dalle Informazioni agli Oggetti Sarebbe bello dunque avere una unica rappresentazione per il modello concettuale e logico Nel 1971 Codd introduce il modello relazionale delle informazioni, raggruppate in tabelle con righe e colonne Nel 1976-1978 Peter Chen suggerisce l’uso di concetti più ricchi di significato, Entità con Proprietà e Relazioni, per rappresentare le informazioni del modello concettuale e logico Nel 1978 Michael Hammer and Dennis McLeod suggeriscono l’uso di modelli semantici (ad oggetti). Siamo ormai agli oggetti.

24. Una delle strade per chiudere la frattura era scegliere un modello utilizzabile sia in analisi e progettazione che in programmazione. I primi linguaggi ad usare un modello di tal genere furono il SIMULA I e il SIMULA 67 Creati da Ole-Johan Dahl e Kristen Nygaard in Norvegia tra il 1962 ed il 1967 , usavano i concetti di oggetti e classi, ma non ottennero molto successo. Modelli ad agli Oggetti

25. Da SIMULA a SMALLTALK Allo XEROX PARC Alan Kay, ricercatore dell'università dello Utah, influenzato da SIMULA, inventa SMALLTALK, considerato da molti il primo vero linguaggio con un modello ad oggetti "puro". SMALLTALK successivamente viene ripreso da un team di ricercatori tra cui Adele Goldberg e Daniel Ingalls ed utilizzato nello XEROX ALTO, quello che è considerato il padre dei moderni Personal Computers.

26. I contributi della XEROX Fondata a Rochester, New York, negli Stati Uniti nel 1906 col nome di Haloid come produttrice di carta per fotografia, nel 1961 l'azienda mutò il nome in Xerox Corporation dopo che nel 1944 investì nella xerografia, tecnica di fotocopiatura inventata dal fisico americano Chester Carlson nel 1938, brevettata il 6 ottobre 1942 con il numero 2297691. La tecnica fu chiama Xerografia, dalla parola greca Xeròs che significa secco, per distinguerla dai processi precedenti che impiegavano reazioni chimiche in soluzioni acquose. La tecnica fece guadagnare una fortuna. Con i soldi guadagnati, la XEROX investe nell’innovazione e fonda lo XEROX PARC.

27. Nel 1970 la Xerox fonda lo Xerox Palo Alto Research Center(PARC). PARC è la più famosa divisione di ricerca della Xerox Corporation, localizzata a Palo Alto, California, USA. E’ stata separata dalla casa madre nel 2002. Xerox PARC è stato l'incubatore di molti componenti dei moderni computer,inclusi molti aspetti delle interfacce grafiche (GUI), il mouse, gli editor di testo WYSIWYG, le stampanti laser, i computer da tavolo, il linguaggio Smalltalk, gli ambienti di sviluppo integrati, Ethernet e i linguaggi di descrizione di pagina (precursori del PostScript). 1970-1980 Lo XEROX PARC

28. Adele Goldberg, la madre della programmazione ad oggetti Adele Goldberg, nata il 22 Luglio 1945, ricercatrice allo XEROX PARC, avendo coordinato lo sviluppo del linguaggio di programmazione Smalltalk-80, partecipato allo sviluppo dello XEROX ALTO e scritto libri sull’argomento, è considerata la madre della programmazione ad oggetti. Apple usò molte delle idee e delle soluzioni usate nell’Alto come base per il Macintosh. Fondatrice di ParcPlace-Digitalk, ex Presidente dell’ACM, Adele Goldberg lavora attualmente in Neometron, Inc. a Palo Alto, California.

29. Da SMALLTALK a JAVA • Da Smalltalk negli anni ‘80 sono state create estensioni orientate ad oggetti del linguaggio C (C++, Objective C, e altri), e di altri linguaggi (Object Pascal). • Negli anni ‘90 è gradualmente diventato il paradigma dominante. • Oggi, i linguaggi più usati sono quelli che supportano anche il paradigma di programmazione orientata agli oggetti, come C++, Java, Delphi, Python, C#, Visual Basic .NET, Perl, PHP (a partire dalla versione 5).

30. Caratteristiche dei Modelli ad Oggetti Possiamo sintetizzare il paradigma ad oggetti con le seguenti affermazioni: Ogni cosa è un oggetto Gli oggetti hanno delle proprietà Tutti gli oggetti con le stesse proprietà fanno parte della stessa categoria(classe) Gli oggetti sanno eseguire delle ricette(metodi) Possono capitare degli eventi che scatenano le ricette Le proprietà possono essere elementari o essere a loro volta delle classi(aggregazione) Una classe può aggiungere proprietà e metodi a una classe più astratta(ereditarietà)

31. L’oggetto come concetto primitivo Quello di oggetto è un concetto primitivo, che non si può spiegare mediante altri termini. Un oggetto è una qualsiasi cosa che ci circonda. Ma in informatica assume un significato diverso.

32. Oggetti Un oggetto è un'entità dotata di: Identità: che permette quindi sempre di distinguere un oggetto da un altro (un "numero di serie") Stato: quindi in grado di "ricordare" qualcosa. Comportamento: che si traduce nella possibilità di osservare (in tutto o in parte) lo stato e di  modificare lo stato, tramite l'invocazione dei metodi sull'oggetto.

33. Costruzione e Distruzione di un Oggetto Un oggetto si costruisce istanziando il suo stampo, così come viene usato un determinato stampo per fare dei biscotti dalle forme diverse Così come un oggetto viene creato, è possibile anche distruggerlo; si tratta della cancellazione, della sparizione completa dell’oggetto

34. Classi Una classe è un raggruppamento di oggetti con stesse proprietà e stessi metodi, dunque un insieme di oggetti dello stesso tipo. Un’istanza è un particolare oggetto di una determinata classe. Ogni istanza è separata dalle altre, ma condivide le sue caratteristiche generali con gli altri oggetti della stessa classe. La maggior parte dei linguaggi richiama cosi le proprietà di un oggetto: oggetto.attributo oggetto.metodo(parametri)

35. Proprietà • Le proprietà rappresentano i dati dell'oggetto, ovvero le informazioni su cui i metodi possono operare. • Un oggetto per essere ben definito deve contenere le proprietà che servono e non tutte quelle che gli si potrebbero comunque attribuire. • In generale, esistono tre tipologie di proprietà: • Gli attributi rappresentano quelle proprietà che descrivono le caratteristiche peculiari di un oggetto (ad esempio, per una persona: altezza e peso). • I componenti,proprietà che a loro volta sono oggetti e che ne costituiscono parte.(PART-OF) • GIi oggetti associati,proprietà che a loro volta sono altri oggetti collegati, ma non parte (ad esempio: l'automobile posseduta da una persona).

36. Metodi • Un metodo rappresenta una azione che può essere compiuta da un oggetto. • Una delle domande principali da porsi quando si vuole creare un oggetto è: Cosa si vuole che sia in grado di fare? • Da osservare: • Un oggetto che abbia uno o due soli metodi deve fare riflettere. • Da evitare sono gli oggetti con nessun metodo • Da evitare sono anche gli oggetti con troppi metodi.

37. Comunicare con gli oggetti: i messaggi Come comunicano gli oggetti tra loro ? Come comunica l’ambiente esterno con gli oggetti ? I diversi metodi vengono scatenati da sollecitazioni tra oggetti chiamate eventi o messaggi, che costituiscono il cuore della comunicazione nel modello ad oggetti.

38. Caratteristiche di un linguaggio ad oggetti Un linguaggio di programmazione per poter essere definito a oggetti deve permettere di realizzare i tre meccanismi seguenti: • Incapsulamento • Ereditarietà • Polimorfismo

39. Incapsulamento L'incapsulamento è la proprietà per cui un oggetto contiene ("incapsula") al suo interno gli attributi (dati) e i metodi (procedure) che accedono ai dati stessi. Lo scopo principale dell'incapsulamento è appunto dare accesso ai dati incapsulati solo attraverso i metodi definiti, nell'interfaccia, come accessibili dall'esterno. Gestito in maniera intelligente, l'incapsulamento permette di vedere l'oggetto come una black-box, cioè una scatola nera di cui, attraverso l‘interfaccia, sappiamo cosa fa e come interagisce con l'esterno ma non come lo fa. I vantaggi principali portati dall'incapsulamento sono: robustezza, indipendenza e l'estrema riusabilità degli oggetti creati.

40. Occultamento o Information Hiding L’Occultamento per la Programmazione ad Oggetti è equivalente all’ Information Hiding della Programmazione Strutturata. L’oggetto è il nuovo Modulo. L'utente di un servizio (metodo) di un oggetto è tenuto a conoscere solo le informazioni strettamente necessarie per usufruire del servizio. Ogni altra informazione può confondere l'utente e/o mettere a rischio l'integrità dell'oggetto stesso. L'utente deve conoscere solo l' interfaccia della classe, cioè il suo nome, le proprietà pubbliche ed i suoi metodi.

41. Ereditarietà L’ereditarietà permette di derivare nuove classi a partire da classi già definite. L'ereditarietà permette di aggiungere proprietà ad una classe e di modificare il comportamento dei metodi, in modo da adattarli alla nuova struttura della classe. Da una stessa classe è possibile costruire diverse classi derivate. Da una classe derivata è possibile derivarne un'altra con lo stesso meccanismo. L'ereditarietà può essere usata anche come meccanismo per gestire l'evoluzione ed il riuso del software.

42. Ereditarietà e Sottoclassi L'ereditarietà (inheritance) è il meccanismo che consente ad una classe (sottoclasse) di considerarsi erede (specializzazione) di un'altra, detta classe padre o genitore (parent class o superclasse o generalizzazione) Così facendo la classe detta classe figlia (o classe derivata o sottoclasse), eredita tutte le proprietà della classe padre specificata, cioè tutti gli attributi e i metodi (anche quelli nascosti).

43. La Classificazione delle Classi o Tassonomia Normalmente i linguaggi ad oggetti classificano tulle le classi conosciute in un albero di classificazione o TASSONOMIA. Tale Tassonomia di classi con proprietà e metodi rappresenta una delle grandi ricchezze dei linguaggi ad oggetti, permettendo il riuso del codice.

44. Polimorfismo La possibilità che le classi derivate implementino in modo differente i metodi e le proprietà dei propri antenati rende possibile che gli oggetti appartenenti a delle sottoclassi di una stessa classe rispondano diversamente alle stesse istruzioni. I metodi che vengono ridefiniti in una sottoclasse sono detti "polimorfi", in quanto lo stesso metodo si comporta diversamente a seconda del tipo di oggetto su cui è invocato.

45. Il Successo dei Modelli ad Oggetti • La programmazione ad oggetti è senz’altro il paradigma di programmazione più utilizzato e diffuso negli ultimi decenni. • Questo ha trascinato al successo anche i Modelli ad Oggetti • Negli anni ’80-’90 sono state messe a punto più di 50 variazioni dei modelli ad oggetti • A fine anni ’90 il processo di standardizzazione ha portato ad UML

46. Uniform Modeling Language E’ un linguaggio di modellazione e specifica ad oggetti che unifica i modelli ad oggetti di maggior successo: OMT (Object Modeling Technique) di Jim Rumbaugh Il metodo Booch di Grady Booch OOSE (Object Oriented Software Engineering) di Ivar Jacobson Messo a punto dalla Rational Software nel 1995 Standardizzato dal consorzio OMG (Object Management Group) UML 2.0 (2005) è la versione attuale

47. La Timeline di UML

48. Cos’è UML? • UML significa Unified (o Uniform) Modeling Language • UML combina il meglio del meglio del • Data Modeling (Entity Relationship) • Business Modeling (work flow) (Yourdon-DeMarco) • Object Modeling • Component Modeling • UML è la notazione standard per visualizzare, specificare, construire e documentare i risultati di un sistema software • Può essere usato con tutti i processi di sviluppo del software e con differenti tecnologie di implementazione

49. UML supporta l’intero ciclo di sviluppo Business Objects Relazioni Oggetti Sistemi su grande scala DBMS Oracle Classi Suddivisione delle applicazioni Componenti Microsoft Scenari CORBA OMG Use Cases ActiveX/COM Microsoft Processi di Business

50. Come usare UML • UML può essere usato per: • Mostrare il contorno di un sistema e le sue principali funzionalità attraverso i casi di uso e gli attori • Illustrare le realizzazioni dei casi di uso mediante i diagrammi di interazione • Rappresentare la struttura statica di un sistema usando i diagrammi di classe • Modellare il comportamento degli oggetti con i diagrammi di transizione di stato • Rivelare l’ architettura fisica della soluzione con i diagrammi dei componenti e della loro localizzazione • Estendere le funzionalità con gli stereotipi