Bases de Datos Orientada a Objetos Introducción 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

Organización Michael Grossniklaus ETH Zurich Politecnco idi 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

Ejercicios El curos estará acompañado de ejercicios Se trabajara con las tecnologías tratadas en el curso Sesiones tutoriales todas las semanas A partir del 03 de octubre 2008 IFW Un 32.1, 12.11 Alexandre de Spindler Opcional, pero muy recomendable!

Examen Del período de sesiones Examen oral en inglés 19 De enero de 2009 – el 13 de febrero de 2009 Excepciones pueden organizarse para estudiantes de intercambio Examen oral en inglés Duración de 15 minutos 5 ECTS

Descripción del curso I. Conceptos básicos de bases de datos orientada a objetos 1 . Introducción 2. Persistencia de Objetos 3 . db4o II. Conceptos avanzados de bases de datos orientada a objetos. 4. Normas y sistemas comerciales 5. Almacenamiento e indexación 6. Versión Modelos III. Gestión de datos de objeto semántica 7. Modelo de datos de OM y lenguaje de modelo de datos de OM g 8. Diseño e implementación de OMS Avon 9. Gestión de datos consciente de contexto

Diseño de Base de Datos Diseño conceptual Aplicación de diseño Diseño Fisico

Sistema de Gestión de Base de Datos Modelo conceptual Representación y acceso a datos Datos de la semántica Operación de la semántica Persistencia ACIDO Distribución Capa de interfaz de cliente F/R SQL, JDBC, ODBC Datos de la capa de modelo Modelo Relacional Capa de almacenamiento RDBMS

Historia y Evolución Jerárquica Relacionales Object Oriented OM Modelo de Datos ODMG 1.0 Modelo Entidad-Relación CODASYL Estándar SQL:1999 XML Modo de datos ODMG 3.0 SQL-86 SQL Jerárquica Red Relacionales Object Oriented Objeto-Relacional Semi-estructurados XML 1960 1970 1980 1990 2000

Base de Datos jerárquica Datos organizados en un árbol Un padre pude tener muchos hijos Un niño solo pueden un padre Documentos descritos por los tipos de entidad 1:N (uno a muchos) las relaciones Consulta de navegación de directorio Ejemplos Sistemas de archivos LDAP Registro de Windows y Activación de Directorio XML documentos y XQuery

Red de Base de Datos Datos organizan en gráfico (red) Padre puede tener muchos hijos Un niño puede tener muchos padres Diagrama de Bachmann Tipos de registros definen propiedades Relaciones de los tipos de conjunto definidos padre e hijo, lista enlazada (doble)... Consulta de navegación gráfica Ejemplos CODASYL

Vínculo entre tuplas de datos Algebra Relacional Datos organizan como tuplas en relaciones Vínculo entre tuplas de datos claves primarias y foráneas Algebra Relacional project, select, join Formas Normales Relacionales Lenguaje Declarativo definición de datos, la coherencia, la manipulación y la consulta Ejemplos Oracle 11g, Microsoft SQL Server, IBM DB2 PostgreSQL, MySQL

Base de Datos Relacionales Modelo relacional es muy sencillo Solo referencias básicas → conceptos deben ser simuladas Sistema de tipo restringido → ningún tipo definido por el usuario Falta de modelos semánticos datos complejos, control de versiones, funciones Poco apoyo para la evolución de datos y el esquema Discrepancia de impedancia objeto-relacional

Objeto-relacional desajuste de impedancia Desarrollo de aplicaciones orientadas a objetos y resultados de la gestión de datos relacionales en choque de dos modelos incompatibles. Código para asignar entre modelos está sobrecarga considerable, costosa y difícil de mantener.

Base de Datos Orientada a Objetos Datos representados como objetos Objeto de identidad Atributos y métodos Referencias, relaciones , asociaciones Jerarquía de tipo extensible tipos definidos por el usuario, tipos de datos abstractos solo o herencia múltiple enlace de sobrecargas, primordial, final Lenguaje declarativo para fines especiales Vinculante para el lenguaje de programación orientado a objetos

Base de Datos Objeto-Relacional Modelo Relacional Extendido relaciones añadidas referencias conjuntos tipos de fila, tipos abstractos funciones Declarativa del idioma extendido computacionalmente completo Falta de concordancia fundamental sigue siendo Mezcla de modelos

Base de Datos Objeto-Relacional create type AddressType ( street varchar(10), city varchar(10) ) create row type PublicationType ( title varchar(50) ) create row type BookType ( isbn varchar(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 nuevas y futuras XML Base de Datos Curso 251-0317- 00L XML y Base de Datos Prof. Dr. Donald Kossmann, Dr. Peter Fischer Semestre de Otoño, Wed 13-15 Móvil y Bases de Datos personales Cuso 251-0373-00L Móviles y sistemas de Información Personal Prof. Dr. Moira C. Norrie Semestre de Otoño, Thu 9 - 11

Base de Datos Orientada a Objetos Sistemas Sistemas Evitar el desajuste de impedancia objeto-relacional Proporcionar un modelo de datos uniforme Combinar características y propiedades de idiomas y sistemas orientados a objetos Sistema de gestión de Bases de Datos

Definición de Bases de Datos Orientada a Objetos Enfoque diverso sistemas de base de datos orientada a objetos haciendo orientado a objetos lenguajes de programación persistentes Administración y almacenamiento de datos de objeto Muchos intentos para definir las bases de datos orientada a objetos El manifiesto de la base de datos orientada a objetos 13 funciones obligatorias 5 características opcionales 4 opciones abiertas Manifiesto después varios refutaciones del campo relacional varias propiedades importantes no dirigidas

El manifiesto de Base de Datos Orientada a Objetos Sistema Orientada a Objetos Objetos complejos Objetos de entidad Encapsulamiento Tipos y clases Tipos y jerarquías de clases Reemplazar, sobrecarga y enlace Computacional completo Extensibilidad Persistente Eficiencia Concurrencia Fiabilidad Lenguaje de consulta declarativa Sistema de Gestión September 19, 2008 Michael Grossniklaus – Department of Computer Science – grossniklaus@inf.ethz.ch 20

Objetos Objetos complejos La igualdad y la identidad de objeto Objeto complejo formado desde las más simples por constructores Constructores de objeto complejo de registro, conjunto, bolsa, lista y matriz Constructor de otorgonalidad. La igualdad y la identidad de objeto cada objeto tiene identificador de objetos único e inmutable (OID) uso compartido de objetos a través de referencias dos objetos son iguales si tienen el mismo OID dos objetos son iguales si tienen el mismo Estado igualdad superficial y profunda

Objetos Encapsulación Consiste en la implementación de la interfaz Interfaz define las firmas de métodos públicos La implementación incluye métodos y datos de objeto Estado de objeto sólo se modifica a través de métodos públicos Estructura de datos de objeto puede estar expuesto para consultas declarativas Tipo de registro Interfaz pública Establece r el tipo

Tipos y Clases Tipos de datos Clases de objetos definición de propiedades de objeto elemento estático describe la estructura de objeto parte dinámica describe el comportamiento del objeto separación de interfaz e implementación utilizado para comprobar la corrección de programas en tiempo de compilación Clases de objetos contenedor de objetos del mismo tipo pueden añadir y eliminar objetos para crear y manipular objetos en tiempo de ejecución

Tipos y Clases Clase tiene Tipo contiene describe Objetos tiene Valor

Generalización Jerárquicas Ventajas Publicación -I-getName() -I-getAuthors() Poderosa herramienta de modelado Garantizar la complejidad semántica Reutilización de especificación y aplicación Artículo Libro Herencia -I-getPages() -I-getJournal() getISBN() objetos de subclase pertenecen automáticamente a la superclase atributos y métodos heredados de la superclase subclase puede introducir nuevos atributos y métodos Migración entre las clases mover objetos entre los niveles de la jerarquía especialización de objeto (↓) y generalización (↑) instancia de la clase frente a miembros de clase Procedimiento getConference()

Generalización Jerárquicas Cambio en la herencia Subtipos tienen mas operaciones que los supertipos subtipo puede sustituirse donde se espera supertipo basado en el comportamiento, en lugar de valores Inclusión de la herencia cada objeto de subtipo es también objeto de supertipo based on structure rather than operations Restricción de la herencia caso especial de herencia de inserción subtipo se expresa por la restricción de supertipo Especialización de herencia subtipo objetos contienen información más específica

Reemplazar, sobrecarga y tarde vinculante Method overriding método se redefine en subtipo especialización de garantías de métodos interfaz de método uniforme de conservas «interface» Shape +draw(Graphics g) Rectángulo Método de sobrecarga efecto causado por reemplazar el método puede existir varios versión de un método en paralelo El enlace Rectángulo con Relleno versión apropiada de método sobrecargado seleccionado en tiempo de ejecución también conocido como envío de método virtual

Integridad Computacional y Extensibilidad Computacional completo requisitos para el lenguaje de implementación del método puede expresar cualquier función computable pueden realizarse a través de la conexión con el lenguaje existente Extensibilidad base de datos tiene un conjunto de tipos predefinidos los desarrolladores pueden definir nuevos tipos de acuerdo a los requerimientos sin distinción de uso entre tipos de sistema y de usuario

Durabilidad y Eficiencia Persistencia datos tienen que sobrevivir la ejecución del programa persistencia ortogonal persistencia implícita Gestión de almacenamiento secundario índice de gestión datos de clustering almacenamiento temporal de datos selección de rutas de acceso optimización de la consulta

Recuperación y Control de concurrencia Administración de múltiples usuarios interactuar simultáneamente atomicidad, coherencia, aislamiento y durabilidad seriabilización de las operaciones Fiabilidad resistencia a fallos de hardware, software y usuario las transacciones pueden comprometidas o anuladas restaurar el estado anterior de coherente de los datos Rehacer y deshacer de transacciones registro de las operaciones

Lenguaje de Consulta Declarativa Lenguaje de alto nivel expresar de forma concisa consultas no triviales interfaz basada en texto o gráfica declarativo Eficiente ejecución posibilidad de optimización de la consulta Aplicación independiente trabajar en cualquier base de datos posible no hay necesidad de métodos adicionales de tipos definidos por el usuario

Abrir Opciones y características opcionales herencia múltiple comprobación de tipos y la inferencia distribución diseño de transacciones, las transacciones largas, transacciones anidadas versiones Abrir opciones paradigma de programación sistema de representación sistemas de tipos uniformidad

Más allá del Manifiesto Base de Datos de utilidades de administración Definición de la vista y datos derivados Objeto funciones los objetos tienen funciones además de tipos funciones pueden ganó y perdió dinámicamente Bade de Datos de la evolución esquema y datos tiene que evolucionar correctamente con el tiempo Restricciones integridad, semántica y las limitaciones de la evolución Definición, gestión y aplicación de restricciones

Literatura M. Atkinson, F. Bancilhon, D. DeWitt, K. Dittrich, D. Maier, and S . Zdonik: The Object-Oriented Database System Manifesto, In: Building an Object-Oriented Database System, Morgan Kaufmann 1992 M. Stonebraker, L. A. Rowe, B. Lindsay, J. Gray, M. Carey, M . Brodie, P . Bernstein, and D . Beech: Third-Generation Database System Manifesto, In: ACM SIGMOD RECORD, 19(3), 1990 H. Darwen and C. J. Date: The Third Manifesto, In: ACM SIGMOD RECORD, 24(1), 1995

Próxima Semana Persistencia de objetos Serialización Objeto-relacional asignaciones y marcos Persistentes lenguajes de programación