面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的應(yīng)用研究

摘 要：面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫與前兩代數(shù)據(jù)庫相比，有著非常明顯的優(yōu)點(diǎn)，本文比較了關(guān)系數(shù)據(jù)庫和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫，說明了面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)生的必然性和核心技術(shù)。

關(guān)鍵詞：面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

中圖分類號(hào)：TP311.13

1 面向?qū)ο蟾攀?/p>

面向?qū)ο蠹夹g(shù)的概念來源于程序設(shè)計(jì)，從20世紀(jì)60年代提出面向?qū)ο蟮母拍?，?jīng)過多年的研究和發(fā)展，已成為一種比較成熟的編程思想。同時(shí)，面向?qū)ο蠹夹g(shù)不僅局限于程序設(shè)計(jì)方面，還在信息科學(xué)、軟件工程和人工智能等方面都產(chǎn)生了巨大的影響，尤其是在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的各個(gè)研究領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。通過面向?qū)ο蠹夹g(shù)，可以直接通過對(duì)象及相互關(guān)系來反映完整的現(xiàn)實(shí)世界，從而為軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)開發(fā)帶來革命性的影響。

2 數(shù)據(jù)庫的發(fā)展

數(shù)據(jù)庫技術(shù)是信息技術(shù)的重要組成部分，是計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的核心技術(shù)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)最初產(chǎn)生于60年代中期。隨著計(jì)算機(jī)的普及，計(jì)算機(jī)開始廣泛地應(yīng)用于數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)庫的可以劃分為三個(gè)階段[1]：最早出現(xiàn)的是網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)狀DBMS的過程化程度較高，一般用戶使用困難；第二代的是關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，利用費(fèi)過程化數(shù)據(jù)操縱語言進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理，采用內(nèi)模式/外模式/概念模式的三層模式結(jié)構(gòu)，具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性；第三代的是面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫。它是面向?qū)ο蠹夹g(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是當(dāng)前數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域發(fā)展的主要方向之一。

3 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)

3.1 數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換技術(shù)

數(shù)據(jù)庫從傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換為面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫，其轉(zhuǎn)換的操作必須包含數(shù)據(jù)庫模式的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、對(duì)數(shù)據(jù)操作的轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)內(nèi)容的轉(zhuǎn)換。

3.2 模式演進(jìn)技術(shù)

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的模式是累的集合。模式演進(jìn)包括刪除舊類，新建新類，修改屬性等操作，因此模式演進(jìn)必須保持模式一致性。常見的演化方法有透明模式演化、等價(jià)模式演化和基于數(shù)據(jù)字典的模式演化等。[2]

3.3 索引技術(shù)

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫非常復(fù)雜，如果沒有很好的索引，則數(shù)據(jù)處理能力效率就非常低。數(shù)據(jù)索引技術(shù)分為三種：繼承索引、集聚索引和集成索引。

4 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的優(yōu)勢

跟傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫相比，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫（OODB）增加數(shù)據(jù)庫內(nèi)部數(shù)據(jù)處理功能，用以支持持久對(duì)象和現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)共享。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相比，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

（1）具有表示和構(gòu)造復(fù)雜對(duì)象的能力。

（2）將對(duì)象的數(shù)據(jù)和操作封裝在對(duì)象的類型中。

（3）由封裝和信息隱藏的概念提供的模塊化機(jī)制。

（4）通過繼承，封裝和類的層次提供的軟件的重用機(jī)制。

（5）通過滯后聯(lián)編等技術(shù)提供了系統(tǒng)的擴(kuò)充能力。

5 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)發(fā)展到了今天，可以說已經(jīng)到了極致，多年以來，人們一直在追求數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì)語言的完美結(jié)合。[3]

關(guān)系數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在二維表中，可以有小弟表達(dá)大量數(shù)據(jù)，而且也易于理解。關(guān)系數(shù)據(jù)庫使用SQL建立了一種標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)訪問語言。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫有一個(gè)邏輯和物理形式清楚的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是透明的。在關(guān)系理中，數(shù)據(jù)需要被組織成規(guī)范的表，這樣關(guān)系表中的數(shù)據(jù)是相互獨(dú)立的。而以規(guī)范的方式來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，需要把對(duì)象分解開并且進(jìn)行重新組織，當(dāng)需要使用時(shí)，就可以使用SQL查詢。這個(gè)過程耗時(shí)比較多，沒有實(shí)際意義。但是關(guān)系數(shù)據(jù)庫發(fā)展的比較完善，有強(qiáng)大的管理功能和可操縱性。另外，關(guān)系模型還具有很嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)。

與關(guān)系數(shù)據(jù)庫不同，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的核心內(nèi)容來自于面向?qū)ο笳Z言。最初發(fā)展時(shí)并沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)，一定程度上制約了它的發(fā)展。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的優(yōu)點(diǎn)：

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫在問題空間和求解空間采用了相近的模型，來縮小它們之間的語義差距。

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫減輕了“阻抗失配”的問題，它強(qiáng)調(diào)高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言與數(shù)據(jù)庫的無縫連接。關(guān)系數(shù)據(jù)庫應(yīng)用一般是將SQL嵌入到某種程序設(shè)計(jì)語言里，而這種結(jié)合通常沒那么自然，這個(gè)現(xiàn)象被稱為“阻抗失配”。而面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫是將需要用程序語言編寫的操作都封裝在對(duì)象內(nèi)部，這樣就可以實(shí)現(xiàn)無縫連接。此外，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫支持類、方法、繼承等概念。

但面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫也有缺點(diǎn)。而這些缺點(diǎn)正好是關(guān)系數(shù)據(jù)庫的強(qiáng)項(xiàng)。面向?qū)ο蟮膽?yīng)用領(lǐng)域有大量的復(fù)雜對(duì)象，由于其模型較為復(fù)雜（且缺乏數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)），使得它不具備SQL處理集合數(shù)據(jù)的強(qiáng)大能力，有很多系統(tǒng)管理功能也難以實(shí)現(xiàn)。另一方面，關(guān)系數(shù)據(jù)庫不斷地吸收面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的優(yōu)點(diǎn)，出現(xiàn)了對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（ORDBMS）。它立足于原有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，支持更廣的數(shù)據(jù)類型（UDT），方法，繼承，和引用（使得對(duì)象間可以直接引用）。

6 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展趨勢

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展并不是取代關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，而是被希望成為繼關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)之后的新一代數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)。所以今后關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)會(huì)一起存在。用戶可以根據(jù)需要去選擇合適的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

但是面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的成熟仍然存在許多要解決的問題：

首先需要加強(qiáng)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)與關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)相互兼容的問題。在發(fā)展面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)的同時(shí)，必須考慮新舊兩種技術(shù)的平滑接軌問題。

需要加強(qiáng)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫性能的改善。由于面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)被存放在許多地方，因而有效的對(duì)象聚類是衡量性能好壞的關(guān)鍵因素。

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫主要是面向以對(duì)象為中心類的應(yīng)用，因此，應(yīng)該具備視圖、演繹能力、語義建模等特征。

要研究和推廣面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的應(yīng)用開發(fā)工具。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫模型具有豐富的建模能力，讓用戶的建模變得更加容易，同時(shí)卻讓面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的模式更為復(fù)雜。所以，對(duì)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)來說，僅有編程接口是不夠的，還需要有更高級(jí)的數(shù)據(jù)庫工具。[4]

面向?qū)ο蠹夹g(shù)是當(dāng)前計(jì)算機(jī)界研究的熱點(diǎn)，而面向?qū)ο蠹夹g(shù)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合也是數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域研究的主要方向之一。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，對(duì)提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模擬能力和擴(kuò)大數(shù)據(jù)庫應(yīng)用領(lǐng)域有著非常重要的意義；同時(shí)對(duì)提高軟件的開發(fā)質(zhì)量也十分重要。隨著面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的不斷融合，對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫繼承了面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為目前數(shù)據(jù)庫發(fā)展的主流。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧正宏，薛晶.面向?qū)ο蠹夹g(shù)[M].北京：北京國防工業(yè)出版社，2004.

[2]季維巖.面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫及其實(shí)現(xiàn)方法研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2004.

[3]面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫[J/OL].http：//database.51cto.com.

[4]汪琛，胡浩民，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展與前景[J].福建電腦，2005.

作者簡介：付琳（1985-），女，山西人，教師，工學(xué)學(xué)士，研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。

作者單位：廣東南方職業(yè)學(xué)院，廣東江門 529000