في قواعد البيانات الموجهة للكائنات (OODBs) ، يمكن للمستخدمين تعيين العمليات على قاعدة بيانات معينة ، والتي تتكون من كائنات يمكن أن تكون من مجموعة متنوعة من الأنواع والتي يتم تعيين العمليات لها. يمكنهم التعامل بكفاءة مع المعلومات الثنائية مثل كائنات الوسائط المتعددة. فائدة أخرى إضافية لـ OODB هي أنه يمكن برمجته مع اختلافات إجرائية طفيفة دون التأثير على النظام بأكمله.
المتطلبات الأساسية لإنشاء المعيار
يبدأ تاريخ قواعد بيانات OODB الموجهة للكائنات في نهاية القرن الماضي. تم إنشاؤها لتلبية احتياجات التطبيقات الجديدة. كان الافتراض أن قواعد البيانات الموجهة للكائنات ستحدث ثورة في أنظمة البرمجيات خلال التسعينيات. من الواضح الآن أن الأمر ليس كذلك. ومع ذلك ، فإن إحياء هذا المفهوم من خلال مجتمعات البرمجيات الحرة وتحديد التطبيقات المناسبة له يحفز مراجعة الخصائصOODB ، وهو بديل لقواعد البيانات العلائقية في كل مكان.
المنحى الكينوني يوفر المرونة للتعامل مع بعض أو كل المتطلبات ولا يقتصر على أنواع البيانات ولغات الاستعلام لقواعد البيانات التقليدية. الميزة الرئيسية لـ OODBs هي القدرة التي توفرها للمطور ، مما يسمح له بتحديد كل من بنية الكائنات المعقدة وعمليات التطبيق. سبب آخر لإنشاء OODBs هو الاستخدام المتزايد للغات لتطوير البرامج.
أصبحت قواعد البيانات أساسًا للعديد من أنظمة المعلومات ، ولكن يصعب استخدام قواعد البيانات التقليدية عندما تكون التطبيقات التي تصل إليها مكتوبة بلغة C ++ أو Smalltalk أو Java. على سبيل المثال ، تم تصميم قواعد البيانات الموجهة للكائنات 1C بطريقة يمكن دمجها مباشرة مع التطبيقات التي تستخدم لغات موجهة للكائنات من خلال تبني مفاهيمها: Visual Studio. Net و C ++ و Cو Microsoft SQL Server و الآخرين.
الميزة الرئيسية لـ OODB هي الإلغاء التام للحاجة إلى RMs1 (المعاوقة) مع تحسينات الأداء اللاحقة.
عيوب:
- آليات تشاور بدائية للغاية ، لا توجد منصة ذاتية مقبولة.
- لا يمكن تخزين الإجراءات لأنه لا يمكن الوصول إلى الكائنات إلا في العميل.
- عدم النضج في السوق
- لا يوجد تجميع مادي للأشياء.
نموذج الكائن
قواعد البيانات الموجهة للكائنات هي قواعد بيانات قابلة للبرمجة تخزن البيانات المعقدة وعلاقاتها مباشرة دون تعيين صفوف وأعمدة ، مما يجعلها أكثر ملاءمة للتطبيقات التي تعمل مع مجموعات كبيرة. الكائنات لها علاقات كثير إلى كثير ويمكن الوصول إليها من خلال استخدام المؤشرات المرتبطة بها لتأسيس العلاقات. مثل أي برنامج قابل للبرمجة ، يوفر OODB بيئة تطوير التطبيقات ومستودعًا ثابتًا جاهزًا للاستغلال. يخزن ويتعامل مع المعلومات التي يمكن رقمنتها في شكل كائنات ، ويوفر وصولاً سريعًا ويوفر إمكانات معالجة رائعة.
المفاهيم الأساسية المستخدمة في قاعدة بيانات كائنية التوجه:
- هوية الكائن ؛
- نوع المُنشئ ؛
- التوافق اللغوي ؛
- نوع التسلسلات الهرمية والميراث ؛
- معالجة الكائنات المعقدة ؛
- تعدد الأشكال والحمل الزائد على المشغل ؛
- إنشاء إصدارات.
من أجل النظر بشكل كامل في جميع الجوانب التي تميز قاعدة البيانات الموجهة للكائنات ، من المهم ملاحظة جميع نماذج الكائن المهمة:
- التغليف عبارة عن خاصية تسمح لك بإخفاء المعلومات عن كائنات أخرى ، وبالتالي منع الوصول غير الصحيح أو التعارضات.
- الوراثة هي خاصية ترث بها الكائنات السلوك في التسلسل الهرمي للفئة.
- تعدّد الأشكال إحدى خصائص العملية التي يمكن تطبيقها عليهاأنواع مختلفة من الأشياء.
- تتضمن الواجهة أو التوقيع لعملية ما اسم وأنواع بيانات وسيطاتها أو معلماتها.
- يتم تحديد طريقة التنفيذ أو العملية بشكل منفصل ويمكن تغييرها دون التأثير على الواجهة. يمكن لتطبيقات المستخدم العمل مع البيانات عن طريق استدعاء عمليات محددة من خلال أسمائها والوسيطات ، بغض النظر عن كيفية تنفيذها.
الفئات والوظائف
عند التفكير في مفهوم الفئات في OODB ، من الضروري التمييز بين المصطلحين "class" و "type". يستخدم النوع لوصف مجموعة من الكائنات ذات السلوك المماثل. بهذا المعنى ، يعتمد الأمر على العمليات التي يمكن استدعائها على الكائن. الفئة عبارة عن مجموعة من الكائنات تشترك في نفس البنية الداخلية ، لذلك فهي تحدد التنفيذ ، بينما يصف النوع كيفية استخدامه.
يشير مصطلح إنشاء مثيل إلى حقيقة أنه يمكن استخدام إنشاء مثيل للفئة لإنتاج مجموعة من الكائنات لها نفس البنية والسلوك الذي حدده الفصل.
ميزة مهمة جدًا لتطور الكائنات هي أنه يمكن تغيير فئتها ، بما في ذلك السمات والعمليات ، مع الحفاظ على الهوية. سيتطلب هذا آلية للتعامل مع التكامل الدلالي الناتج.
يسمح وراثة قاعدة بيانات كائنية التوجه لمؤسسة ما بتعريف فئة على أنها فئة فرعية من فئة فائقة موجودة بالفعل. سوف يرث جميع السمات والطرق من الأخير ويمكن تحديده اختياريًاملك. هذا المفهوم هو آلية مهمة لدعم إعادة الاستخدام. لا يمكن تحديد الأجزاء نفسها من هيكل فئتين مختلفتين إلا مرة واحدة في فئة فائقة مشتركة ، وبالتالي سيتم كتابة رمز أقل. هناك بعض الأنظمة التي تسمح للفصل أن يكون فئة فرعية لأكثر من فئة عليا واحدة. تسمى هذه الميزة الميراث المتعدد بدلاً من الميراث الفردي.
مثال على قاعدة بيانات كائنية المنحى
من المفيد غالبًا استخدام نفس الاسم لطرق مختلفة ولكنها متشابهة لطبقة الوسائط الفائقة من فصول الصور والفيديو. يمكن عرض العديد من الملفات من قبل مشاهدين مختلفين. غالبًا ما يحتاجون إلى عرض جميع الصور ومقاطع الفيديو باستخدام طريقة "العرض" ، ويجب إطلاق البرنامج المناسب. عندما يتم استدعاء الوظيفة وتمرير رابط إلى الفيديو ، يتم تشغيل مشغل الوسائط. لتنفيذ هذه الميزة ، أولاً وقبل كل شيء ، من الضروري تحديد عملية "العرض التقديمي" في فئة الوسائط الفائقة الشائعة من فئتي الصور والفيديو. كل فئة من الفئات الفرعية تعيد تعريف عملية البحث لاحتياجاتها الخاصة. ينتج عن هذا طرق مختلفة لها نفس اسم العملية. في هذه الحالة ، فإن استخدام هذه الوظيفة له ميزة مهمة.
هيكل OODB
يعتمد النموذج الموجه للكائنات على تغليف البيانات والرمز المتعلق بكل كائن في وحدة واحدة. من الناحية المفاهيمية ، تتم جميع التفاعلات بينه وبين باقي النظام باستخدام الرسائل. ومن هنا جاءت الواجهةبينهما تحدد المجموعة المسموح بها.
بشكل عام ، يرتبط كل كائن بمجموعة:
- المتغيرات التي تحتوي على بيانات الكائن وتتوافق مع سمات نموذج التقارير الإلكترونية.
- الرسائل التي يرد عليها. قد يحتوي كل منها أو لا يحتوي على معلمات ، واحدة أو أكثر.
- طرق ، كل منها عبارة عن رمز يقوم بتنفيذ الرسائل وإرجاع قيمة استجابة لها.
المراسلة في بيئة OO لا تعني استخدام الرسائل القصيرة المادية في شبكات الكمبيوتر. على العكس من ذلك ، فهو يشير إلى تبادل الطلبات بين الكائنات ، بغض النظر عن التفاصيل الصحيحة لتنفيذها. في بعض الأحيان ، يستدعي التعبير طريقة لتشغيل حقيقة إرسال رسالة إلى كائن ، ويستخدم تنفيذ الطريقة المقابلة.
هوية الكائن
يوفر نظام قاعدة البيانات الموجه للكائنات تعريفًا فريدًا لكل كائن مستقل مخزن في قاعدة البيانات. يتم تنفيذه عادةً باستخدام معرف كائن فريد أو معرف كائن بواسطة نظام. قيمة OID غير مرئية للمستخدم الخارجي ، لكن النظام يستخدمها داخليًا لإدارة الروابط بين الكائنات.
الخاصية الرئيسية لمعرف الكائن أن تكون ثابتة. يجب ألا تتغير قيمة OID لكائن معين أبدًا. هذا يحافظ على هوية العالم الحقيقي الذي يتم تمثيله. يُفضل أيضًا أن يتم استخدام كل معرف كائن مرة واحدة فقط ، حتى إذا تمت إزالته من قاعدة البيانات ، فلا ينبغي تعيين معرف الكائن إلى آخر. غالبًا ما يُعتبر من غير المناسب أن تبنيها على أساس ماديعنوان الكائن في التخزين ، حيث إن إعادة تنظيمهم في قاعدة البيانات يمكن أن يغير معرف الكائن. ومع ذلك ، فإن بعض الأنظمة تستخدم العنوان الفعلي مثل OID لزيادة كفاءة استرداد الكائنات. يفرض الإطار الموجه للكائنات تلقائيًا قيودًا علائقية ، وعادة ما تكون أكثر قابلية للتطبيق: المجال ، والمفتاح ، وتكامل الكائن ، والتكامل المرجعي.
ثلاثة صانعين رئيسيين
في OODB ، يمكن إنشاء قيم أو حالات الكائنات المعقدة من الآخرين باستخدام منشئات من أنواع معينة. طريقة واحدة لتمثيلها هي التفكير في كل منها على أنها ثلاثية (i ، c ، v) ، حيث i هو المعرف الفريد للكائن (OID) ، c هو المُنشئ ، أي مؤشر على كيفية قيمة الكائن تم إنشاؤه ، و v هي قيمة الكائن أو حالته. قد يكون هناك مُنشئون متعددون اعتمادًا على نموذج البيانات ونظام OO.
ثلاثة منشئي قواعد بيانات أساسيين موجهين للكائنات:
- ذرات ؛
- صفوف ؛
- مجموعات.
الاستخدامات الأخرى الأكثر شيوعًا هي القوائم والمخططات. يوجد أيضًا المجال D ، والذي يحتوي على جميع القيم الذرية الأساسية المتاحة مباشرة على النظام. وهي تتضمن عادةً الأعداد الصحيحة والأرقام الحقيقية وسلاسل الأحرف والتواريخ وأي نوع آخر من البيانات التي يتعامل معها النظام مباشرةً. يتم تضمين كل من بنية الكائنات والعمليات في تعريفات الفئة.
التوافق مع لغات البرمجة
يتم استخدام المفاهيم الأساسية لقواعد البيانات الموجهة للكائنات فيكأدوات تصميم ومقننة للعمل مع قاعدة البيانات.
هناك عدة لغات محتملة يمكن دمج هذه المفاهيم بها:
- توسيع لغة لمعالجة البيانات مثل SQL عن طريق إضافة أنواع معقدة و OOP. توفر الأنظمة امتدادات موجهة للكائنات للأنظمة العلائقية ، تسمى الأنظمة العلائقية الموجهة للكائنات.
- استخدام لغة البرمجة الشيئية الحالية وتوسيعها للعمل مع قواعد البيانات. يطلق عليها لغات البرمجة المستمرة وتسمح للمطورين بالعمل مباشرة مع البيانات دون الحاجة إلى المرور بلغة معالجة البيانات مثل SQL. يطلق عليهم اسم مستمر لأن البيانات تستمر في الوجود بعد انتهاء البرنامج الذي أنشأها.
عند تحديد الخيار الذي يجب استخدامه ، ضع في اعتبارك أن اللغات الثابتة تميل إلى أن تكون قوية ، ومن السهل نسبيًا ارتكاب أخطاء برمجية تؤدي إلى إتلاف قاعدة البيانات. يجعل تعقيد اللغات عمليات تحسين تلقائية عالية المستوى ، مثل تقليل إدخال / إخراج القرص ، أمرًا صعبًا. في العديد من التطبيقات ، تعتبر القدرة على عمل استعلامات تعريفية مهمة ، لكن اللغات المستمرة حاليًا لا تسمح بمثل هذه الاستعلامات دون مشاكل.
التسلسل الهرمي لأنواع الميراث
تتطلب مخططات قواعد البيانات الكائنية عادةً عددًا كبيرًا من الفئات. ومع ذلك ، هناك عدة فئات متشابهة مع بعضها البعض ، وللسماح بتمثيل مباشر لأوجه التشابه بينهما ، عليك أن تضعهامنهم في التسلسل الهرمي للتخصصات. هذا المفهوم مشابه لنماذج ER. تسمى تخصصات الفئة بالفئات الفرعية ، والتي تحدد سمات وطرق إضافية لفئة موجودة. ترث الكائنات التي تم إنشاؤها باستخدام الفئات الفرعية كل شيء من الأصل. قد يتم استعارة بعض هذه الخصائص الموروثة من تلك الخصائص الأعلى في التسلسل الهرمي.
تعتبر الكائنات معقدة لأنها تتطلب قدرًا كبيرًا من مساحة التخزين وليست جزءًا من أنواع البيانات القياسية التي تقدمها عادةً إدارة قواعد البيانات الموجهة للكائنات (OODBS). نظرًا لأن حجم العناصر كبير ، فقد يتلقى SOOBMS جزءًا من كائن ويوفره لتطبيق ما قبل الحصول على الكائن بأكمله. يمكنه أيضًا استخدام طرق التخزين المؤقت والتخزين المؤقت للحصول على أجزاء من كائن في وقت مبكر ، قبل أن يتمكن التطبيق من الوصول إليها.
OODB يسمح للمستخدمين بإنشاء أنواع جديدة تشمل كلا من الهيكل والعمليات ، في هذه الحالة نظام الكتابة القابل للتوسيع. يمكنك إنشاء مكتبات من أنواع جديدة من خلال تحديد هيكلها وعملياتها. يمكن للعديد منهم تخزين واستلام كائن منظم كبير في شكل سلاسل وأحرف أو بتات ، والتي يتم تمريرها "كما هي" إلى برنامج التطبيق للتفسير.
يمكن للطريقة الوصول مباشرة إلى سمات الكائن الهدف بالاسم ، بما في ذلك أي سمات موروثة من الفئات الأصلية ، ولكن يجب أن تصل إلى سمات الكائنات الأخرى بإشارات ثانوية. يسمح لك المفهوم بربط نفس اسم المشغل أو الرمز بهتطبيقين مختلفين أو أكثر ، اعتمادًا على نوع الكائنات التي تنطبق عليها.
إنشاء تطبيقات
تتطلب العديد من تطبيقات قواعد البيانات التي تستخدم أنظمة OO إصدارات متعددة من نفس الكائن. عادةً ما يتم تطبيق أنشطة الصيانة على نظام برمجي مع تغير متطلباتها ، وتنطوي على تغيير بعض وحدات التطوير والتنفيذ. إذا كان النظام قيد التشغيل بالفعل وإذا كانت هناك حاجة لتغيير وحدة أو أكثر ، يجب على المطور إنشاء إصدار جديد لكل منها عن طريق إجراء التغييرات.
لاحظ أنه يمكن أن يكون هناك أكثر من نسختين من الكائن ، في حالة الحاجة إلى نسختين بالإضافة إلى الوحدة الأصلية. يمكن تحديث الإصدارات الخاصة من نفس وحدة البرنامج في نفس الوقت. وهذا ما يسمى بتصميم قاعدة البيانات المتوازية الموجهة للكائنات. ومع ذلك ، هناك دائمًا نقطة يحتاجون فيها إلى الدمج من أجل دمج OODB الهجين التغييرات التي تم إجراؤها بحيث تكون متوافقة.
الظروف الموجهة للكائن
يجب أن تحتوي جميع أنظمة الكمبيوتر على خصائص هندسية لأخذها في الاعتبار. على سبيل المثال ، يجب أن يحتوي النظام على جداول ليتم اعتبارها علائقية. OODB ليس استثناء ويحتوي على بعض الخصائص الأساسية لهندسة الكائن. ومع ذلك ، في العالم الحقيقي ، تتم مناقشة العديد من هذه الخصائص وبعضها ، مثل الوراثة المتعددة ، تعتبر تحسينات على نموذج قاعدة البيانات الموجهة للكائنات بدلاً منكجزء من خط الأساس. على سبيل المثال ، في لغة Smalltalk الموجهة للكائنات ، لا يتم دعم الوراثة المتعددة ، على الرغم من أنها تعتبر جزءًا من بنية الكائن.
تحدد طرق الفصل مجموعة من العمليات التي يمكن إجراؤها على كائن. على سبيل المثال ، عندما يتم تطبيقه على كائن ، فإنه إما يقوم بإرجاع قيمة أو يقوم ببعض العمليات لتحديث القيم. في بعض الأحيان لا تعيدها الطرق. إذا تم تصميم الطريقة لتحديث عدد ركاب السيارة ، فلن يتم إرجاع أي قيمة ، لكن عنصر البيانات في الهدف سيغيرها.
الكائنات هي مفهوم أساسي في OODB. بشكل أساسي ، الكائنات هي تمثيل تجريدي لأشياء العالم الحقيقي المخزنة فيه. الكائن هو مثيل لفئة بمعنى أنه مستبعد من تعريفها.
يمكنك التفكير في الكائن كحزمة قائمة بذاتها تتكون من ثلاثة أجزاء:
- المعلومات الشخصية الخاصة ، وقيم البيانات.
- إجراءات خاصة من شأنها معالجة القيم من خلال تعريف الصنف.
- افتح الواجهة حتى يتمكن هذا الكائن من التواصل مع الآخرين.
أمثلة OODB
يؤدي استخدام OODB إلى تبسيط التصور لأنه من الطبيعي تمثيل المعلومات التي يجب تخزينها. لنمذجة بنية قاعدة البيانات أو منطقها ، يتيح لك استخدام الرسوم البيانية للفئة تقديم الفئات بعلاقاتها الهيكلية ووراثتها. من أجل نمذجة جزء من الديناميكيات والتفاعل والسلوك بين الكائنات ، سيتم استخدام مخطط تسلسل لتمثيل التفاعل بين الكائنات الموجودة في علاقة مؤقتة ، ووصف الحالات المحتملة بحيث يمكن العثور عليها بالنظر إلى الحالة المتغيرة بعد وقوع الحدث.
يظهر أدناه مثال لقاعدة بيانات كائنية التوجه.
لديهم اسم وعمر ، يمكن أن يكون مؤقتًا أو دائمًا. مفتاح OODB هو القدرة التي يقدمونها للمطور لتحديد عدد الهياكل والعمليات التي سيتم تطبيقها عليهم. هناك مرونة ودعم للتعامل مع أنواع البيانات المعقدة. يمكنك إنشاء فئات وفئات فرعية ، على سبيل المثال ، يمكن أن تحتوي قاعدة العميل على فئة فرعية من ارتباط هذا العميل ، وسوف ترث جميع سمات وخصائص الفئة الأصلية ، وهذا الأسلوب يسمح لك بمعالجة البيانات المعقدة بسرعة ومرونة.
