Objeto – Orientado a Bases de Datos Introducción

1. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Objeto – Orientado a Bases de DatosIntroducción • Descripción del Curso • Evolución e Historia de los Sistemas de Gestión de Base de Datos • Requisitos de Sistemas de Gestión Orientada a Objetos de Base de Datos 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 1

2. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Organización Michael Grossniklaus ETH Zúrich Politécnico de Milano IFW D 46.2 Campus Bassini, Sala 18/103 +41 44 632 72 73 +39 022 399 3474 grossniklaus@inf.ethz.ch grossniklaus@elet.polimi.it Alexandre de Spindler ETH Zurich IFW D 47.1 +41 44 632 74 16 despindler@inf.ethz.ch 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 2

3. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Ejercicios El curso estará acompañado de ejercicios Trabajar con las tecnologías tratadas en el curso Sesiones de Tutoría por semana Empezando el 3 de Octubre de 2008 IFW A 32.1, 11-12 Alexandre de Spindler Opcional, pero muy recomendable! 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 3

4. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Examen Convocatoria 19 de Enero de 2009 – 13 de Febrero de 2009 Las excepciones se pueden organizar para los estudiantes de intercambio Examen oral en ingles Duración de 15 minutos 5 ECTS 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 4

5. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Descripción del Curso Fundamentos de Base de Datos Orientados a Objetos Introducción Persistencia de objetos db4o Conceptos avanzados de base de datos orientada a objetos 4. Normas y Sistemas comerciales 5. Almacenamiento y indexación 6. Versión de modelos Objeto de datos de Gestión Semántica 7. OM Modelo de Datos y OM Lenguaje Modelo de Datos 8. Diseño e implementación de Avon OMS 9. Sensible al contexto de Gestión de Datos 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 5

6. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Diseño de la Base de datos Diseño Conceptual Implementación del diseño Diseño Físico 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 6

7. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Capa Interfaz cliente Base de datos de Sistemas de Gestión Capa del modelo de datos Modelados Conceptuales De acceso a datos y SQL, JDBC, ODBC representación Datos de la semántica Operación de la semántica Modelo Relacional Persistencia ACID RDBMS Distribución Capa del implementación 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 7

8. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Historia y Evolución 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 8

9. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Base de datosJerárquicas Datos organizados en un árbol Un padre puede tener muchos hijos Un hijo puede tener solo un padre Documentos descritos por los tipos de entidad. 1:N (uno a muchos) relaciones Consulta por navegación por directorios Ejemplos Sistema de archivos LDAP Registro de Windows y Directorio Activo Documentos XML y consultas XQuery 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 9

10. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Red de Base de datos Datos organizados en grafica (enrejar) Un padre puede tener muchos hijos Un hijo puede tener muchos padres Diagramas de Bachmann Los tipos de registro definen las propiedades Establecer relaciones de tipo definidos Padre-hijo, (doble) Lista enlazada, … Consultas por graficas de navegación Ejemplos CODASYL 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 10

11. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Base de Datos Relacional Los datos organizados como las tuplas en las relaciones Enlace entre tuplas de datos Claves Primarias y foráneas álgebra relacional Algebra relacional Proyecto, seleccione, se unen Relacionar Formas Normales Declarar Lenguaje Deficinición de datos, Consistencia, consultando y manipulando Ejemplos 11g de Oracle, Microsoft SQL Server, IBM DB2 PostgreSQL, MySQL 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 11

12. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Base de Datos Relacional Relacionar Modelos en muy simple Conceptos básicos solo referencias → necesidad de simular sistema restringido de tipo → ningún tipos definidos por el usuario La falta de modelado semántico Datos complejos, control de versiones, las funciones Poco apoyo a los datos y la evolución de esquema Impedancia objeto-relacional desajuste 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 12

13. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Impedancia Objeto-Relacional coinciden Aplicación orientada a objetos de desarrollo y relaciones de resultados de gestión de datos en el choque de dos modelos incompatibles. El código para asignar entre dos modelos es una sobrecarga considerable costoso y difícil de mantener. 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 13

14. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Bases de datos orientada a objetos Los datos se representan como objetos Objeto de identidad Atributos y métodos Referencias, relaciones, asociaciones Jerarquía de tipos extensibles Tipos definidos por el usuario, tipos abstractos de datos Herencia simple o múltiple Sobrecarga, primer orden, el enlace Lenguaje declarativo para el anuncio de los propósitos especiales Vinculando el lenguaje de programación orientado a objetos. 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 14

15. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Bases de datos Objeto-Relacional Modelo relacional extendido. Relaciones anidadas. Referencias. Conjuntos. Tipos de fila, Tipos abstractos. Funciones. Declaración del lenguaje extendido. Computacionalmente completo. Falta de concordancias sigue siendo fundamental. Mezcla de modelos 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 15

16. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich create type AddressType ( street varchar(10), city varchar(10) ) create row type PublicationType ( title varchar(50) ) create row type BookType ( isbnvarchar(10) ) under PublicationType create row type AuthorType ( name varchar(25), books setof(BookType), address AddressType ) create table Book of type BookType create table Author of type AuthorType Bases de datos Objeto-Relacional 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 16

17. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Bases de datos Emergentes y futuras Base de datos XML Curso 251-0317-00L Base de datos y XML Prof. Dr. Donald Kossmann, Dr. Peter Fischer Semestre de otoño, Miércoles 13-15 Base de datos personales y móviles Curso 251-0373-00L Móvil y Sistemas de Información Personal Prof. Dr. Moira C. Norrie Semestre de otoño, jueves 9-11 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 17

18. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Bases de datos orientada a objetos Evite desajustes en el objeto relacional Proporcionar un modelo de datos uniformes Combina las características y propiedades de sistemas orientados a objetos y lenguajes Sistema de Gestión de base de datos 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 18

19. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Bases de datos Objeto-Relacional Diversos enfoque de los sistemas de bases de datos orientadas a objetos hacer lenguajes de programación orientados a objetos persistentes la gestión y almacenamiento de datos de objetos Muchos intentos de definir las bases de datos orientadas a objetos El manifiesto de base de datos orientada a objetos 13 funciones obligatorias 5 características opcionales 4 opciones abiertas Manifiesto después varias refutaciones del campo relacional varias propiedades importantes no se tratan 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 19

20. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich La Base de Datos Orientada a Objetos Manifiesto Sistemas orientados a Objetos Bases de Datos de Gestión de Sistemas 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 20

21. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Objetos Objetos Compuestos complejo objeto formado a partir de otras más simples por constructores registro, sistema, la bolsa, la lista de constructores y compleja variedad de objetos constructor de ortogonalidad Objetos de identidad y de igualdad cada objeto es único e inmutable tiene un identificador de objeto (OID) intercambio de objetos a través de referencias dos objetos son idénticos si tienen el mismo OID dos objetos son iguales si tienen el mismo estado Superficiales y profundas igualdad 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 21

22. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Objetos Encapsulación objeto consiste en la interfaz y la implementación interfaz define las firmas de métodos públicos aplicación incluye datos de objetos y métodos Estado objeto sólo se modifica a través de métodos públicos objeto de estructura de datos pueden estar expuestos para las consultas declarativas. 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 22

23. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Tipos y Clases Tipos de datos Definición de las propiedades del objeto parte describe la estructura estática del objeto parte describe el comportamiento dinámico de los objetos separación de la interfaz y la implementación utiliza para comprobar la corrección de los programas en tiempo de compilación objetos de clases contenedor de objetos del mismo tipo objetos se pueden agregar y quitar utiliza para crear y manipular objetos en tiempo de ejecución 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 23

24. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Tipos y Clases Tipo Clase tiene contiene describe tiene Objeto Valor 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 24

25. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Generalización Jerárquica Ventajas potente herramienta de modelado complejidad semántica de garantía reutilización de definición y aplicación Instancia Los objetos de la subclase pertenecen automáticamente a la superclase los atributos y los métodos se heredan de la superclase subclase puede introducir nuevos atributos y los métodos La migración entre clases objetos se mueven entre los niveles de jerarquía por objeto la especialización (↓) y la generalización (↑) instancia de la clase frente a miembro de la clase 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 25

26. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Generalización de Jerarquías Cambio en la herencia subtipo tiene más operaciones que supertipo subtipo puede ser sustituido en el supertipo se espera basados en el comportamiento en lugar de valores Inclusión herencia todos los objetos de subtipo también es objeto del supertipo basado en la estructura en lugar de las operaciones Restricción de la herencia caso especial de la herencia de la inclusión subtipo se expresa por restricción en supertipo Especialización de la herencia subtipo objetos contienen información más específica 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 26

27. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich De primer orden, sobrecarga y el enlace Método imperiosa método se redefine en el subtipo garantiza la especialización de los métodos conserva la interfaz método uniforme Método de sobrecarga efecto causado por el método primordial versiones diversas de un método puede existir en paralelo El enlace la versión apropiada del método sobrecargado seleccionada en tiempo de ejecución También conocido como método virtual envío 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 27

28. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Integridad de cómputo y extensibilidad Computacional completo requisito de la lengua implementación del método cualquier función computable puede ser expresada puede realizarse a través de la conexión con las lenguas Extensibilidad base de datos tiene un conjunto de tipos predefinidos desarrolladores pueden definir nuevos tipos de acuerdo a los requisitos no distingue entre tipos de uso del sistema y de usuario 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 28

29. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Durabilidad y Eficiencia Persistencia datos tiene que sobrevivir a la ejecución del programa persistencia ortogonal implícita la persistencia La gestión del almacenamiento secundario administración de índices agrupación de datos almacenamiento temporal de datos ruta de acceso de selección optimización de consultas 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 29

30. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Concurrencia Control y Recuperación Concurrencia la gestión de múltiples usuarios al mismo tiempo interactuando atomicidad, coherencia, aislamiento y durabilidad serializable de las operaciones Fiabilidad resistencia a las fallas del usuario, el software y hardware transacciones se pueden cometer o abortado restaurar el estado anterior coherente de los datos rehacer y deshacer de las transacciones el registro de las operaciones 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 30

31. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Lenguaje de consulta declarativa Lenguaje de alto nivel expresar consultas no triviales de manera concisa basado en texto o interfaz gráfica declarativa Eficiente ejecución posibilidad para consultas optimistas Aplicación independiente trabajar en cualquier base de datos posible sin necesidad de métodos adicionales de los tipos definidos por el usuario 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 31

32. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Características opcionales y opciones abiertas Características opcionales múltiples herencia comprobación de tipos y la inferencia Distribución Diseño de transacciones, transacciones largas, transacciones anidadas versiones Abrir opciones paradigma de programación sistema de representación sistema de tipos uniformidad 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 32

33. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Más allá del Manifiesto Base de datos de utilidades de administración Definición de vista y los datos derivados Objeto funciones objetos tienen funciones, además de los tipos funciones pueden ser ganados y perdidos de forma dinámica La evolución de la base de datos esquema y los datos tiene que evolucionar con gracia en el tiempo Limitaciones restricciones de integridad, semántico y de evolución definición, gestión y ejecución de las restricciones 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 33

34. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Bibliografía M. Atkinson, F. Bancilhon, D. DeWitt, K. Dittrich, D. Maier, y S. Zdonik: La Base de Datos Orientada a Objetos Manifiesto del Sistema, En: La Construcción de un Sistema de Base de Datos Orientada a Objetos, Morgan Kaufmann 1992 M. Stonebraker, L. A. Rowe, B. Lindsay, J. Gray, M. Carey, M. Brodie, P. Bernstein, y D. Beech: Base de datos de tercera generación Manifiesto del sistema, En: ACM SIGMOD RECORD, 19 (3), 1990 H. Darwen y CJ Fecha: El tercer manifiesto, En: ACM Registro SIGMOD, 24 (1), 1995 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 34

35. Informática Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich Siguiente semanaPersistencia de objetos Serialización Relacional de Objetos de Asignaciones y Plataformas Lenguajes de Programación Persistentes 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 35 19 de Septiembre de 2008 | Michael Grossniklaus – Departamento de Informática – grossniklaus@inf.ethz.ch | 35