Объектно-ориентированные базы данных. _Объектно-ориентированные_БД. Типология баз данных. Объектноориентированные базы данных

(БД) — это набор данных или записей. Система управления базами данных (СУБД) — это программная система, которая использует стандартные методы для хранения, организации данных, манипулирования данными и их управлением. Данные могут быть добавлены, обновлены, удалены или просмотрены с использованием различных стандартных алгоритмов и запросов.

Как уже было сказано ранее, база данных (БД) — это хранилище данных, а совокупность программных систем, которые используется для управления базами данных, называется системой управления базами данных (СУБД).

Типология баз данных.

Базы данных можно классифицировать по разным признакам:

  • по организации информации (реляционные, объектно-ориентированные)

  • по способу хранения информации (централизованные, распределенные)

  • по способу доступа к хранимым данным (настольные, серверные)

  • по характеру хранимой информации (фактографические, документальные)

Рассмотрим подробнее типологию баз данных по принципу организации информации, другими словами, классификация, основанная на модели данных. Существует несколько типов систем управления базами данных, таких как:

  • Иерархические

  • Сетевые

  • Реляционные

  • Объектно-ориентированные

  • Графовые

  • Базы данных ER модели

  • Базы документов

  • NoSQL базы данных

Иерархические базы данных.

В модели иерархической системы управления базами данных (иерархических СУБД) данные хранятся в узле отношения родитель-потомок. Кроме того, помимо фактических данных, записи также содержат информацию об их группах родительских или дочерних отношений.

В иерархической модели базы данных данные организованы в древовидную структуру. Данные хранятся в виде набора полей, где каждое поле содержит только одно значение. Записи связаны друг с другом через ссылки в родительско-дочерних отношениях. В иерархической модели базы данных каждая дочерняя запись имеет только одного родителя. Родитель может иметь несколько детей.

62 стр., 30857 слов

Муниципальное управление в сфере культуры и досуга

... Раскрыть муниципальное управление в сфере культуры и досуга.2. Выявить организацию управления и финансирования культуры в муниципальном образовании.3. Определить организационно-управленческие модели в сфере культуры и досуга.4. Дать общую характеристику отдела культуры Шумихинского муниципального района Курганской области.5. Провести анализ финансирования и проблемы в сфере культуры и досуга в ...

Чтобы получить данные поля, необходимо пройти через каждое дерево, пока не будет найдена запись.

Хотя иерархическая структура проста, к ее недостаткам можно отнести негибкость из-за отношения «один-ко-многим», другими словами, родитель-ребенок. То есть у каждого дочернего элемента в дереве может быть только один родительский элемент. Тогда как для полного построения логической модели многих предметных областей требуется возможность горизонтальных связей. Также отношения или связи между «потомками» не допускаются, даже если они имеют смысл с логической точки зрения.

Другой значимый недостаток — при добавлении нового поля или записи требуется переопределение всей базы данных.

К преимуществам иерархических БД относится быстрый доступ и обновление.

Структура иерархической системы баз данных была разработана IBM в начале 1960-х годов. Иерархические базы данных широко используются для создания приложений высокой производительности и доступности , обычно в банковской и телекоммуникационной отраслях. Например, известные базы данных IBM Information Management System (IMS) и реестр Windows относятся к иерархическим БД.

Сетевые базы данных.

Системы управления сетевыми базами данных (сетевые СУБД) используют сетевую структуру для создания отношений между объектами. Сетевые БД в основном используются на больших цифровых компьютерах. Сетевые БД похожи на иерархические базами данных, но в отличие от иерархических баз данных, где один узел может иметь только одного родителя, сетевой узел может иметь связь с несколькими объектами. Сетевая база данных больше похожа на паутину или взаимосвязанную сеть записей.

Данные в сетевой базе данных организованы во взаимосвязи «многие ко многим».

Структура базы данных сети была изобретена Чарльзом Бахманом. Некоторые из популярных сетевых баз данных: интегрированное хранилище данных (IDS), IDMS (интегрированная система управления базами данных), менеджер баз данных Raima, TurboIMAGE и Univac DMS-1100.

Реляционные базы данных.

Реляционная БД впервые была предложена исследователем из IBM Эдгаром Фрэнком Коддом в 1969 году.

В системах управления реляционными базами данных данные представлены в виде отношений, двумерных таблиц. Хранение данных обусловлено столбцами и строками таблицы. Каждый столбец представляет атрибут. Множество значений столбца определены доменом. Каждая строка в таблице представляет запись, кортеж.

Язык структурированных запросов (SQL) — это язык, используемый для запросов к СУБД, включая вставку, обновление, удаление и поиск записей. Реляционные базы данных работают с каждой таблицей, в которой есть ключевое поле, однозначно указывающее на каждую строку. Эти ключевые поля можно использовать для соединения одной таблицы данных с другой.

Реляционные базы данных являются наиболее популярными и широко используемыми базами данных. Некоторые из популярных DDBMS — это Oracle, SQL Server, MySQL, SQLite и IBM DB2.

35 стр., 17162 слов

БАЗЫ ДАННЫХ И ИХ ЗАЩИТА

... коде MySQL . Дать обзор средств защиты баз данных. Обзор баз данных и их классификация Классификация БД по модели данных : 1. Реляционная модель данных - это абстракция данных, которая представляет данные в базе данных в виде набора таблиц, называемых отношениями. ...

Реляционная база данных имеет два основных преимущества:

  • Реляционные базы данных легки в освоении.

  • Записи базы данных могут быть изменены без указания всего тела таблицы.

Реляционные базы данных удовлетворяют следующим свойствам:

  • Атрибуты являются атомарными

  • Каждая строка уникальна.

  • Поля не упорядочены.

  • Последовательность строк незначительна.

  • Каждое поле имеет уникальное имя.

Графовые базы данных.

Графовые базы данных являются базами данных NoSQL и используют структуру графов для семантических запросов. Данные хранятся в виде узлов, ребер и свойств. В графической базе данных узел представляет собой объект или экземпляр, такой как клиент, человек или автомобиль. Узел эквивалентен записи в системе реляционной базы данных. Ребро в базе данных графа представляет отношение, которое соединяет узлы, то есть определяет связи между узлами. Свойства – атрибуты, которые представляются в виде пары ключ-значение , и предназначены для хранения дополнительной информации, которая может быть ассоциирована как с узлами, так и со связями.

Язык запросов, СУБД для графовых баз, оптимизация производительности нацелены на оптимальный, в терминах скорости, способ обхода узлов по связям. Например, поиск в ширину, нахождение подграфов.

К самым популярным графовым базам данных относятся Neo4j, DEX, Azure Cosmos DB, SAP HANA. Структура базы данных графов также поддерживается некоторыми реляционными СУБД, включая Oracle и SQL Server 2017 и более поздние версии.

Базы данных NoSQL.

Базы данных NoSQL — это базы данных, которые не используют SQL в качестве основного языка доступа к данным. Графические, сетевые, объектно-ориентированные БД и базы данных документов относятся к NoSQL БД.

База данных NoSQL не имеет предопределенных схем, что делает базы данных NoSQL подходящими для быстро меняющихся сред разработки. NoSQL позволяет разработчикам вносить изменения на лету, не затрагивая приложения.

К популярным NoSQL базам данных относятся Космос БД, ArangoDB, CouchDB, Amazon DocumentDB, MongoDB, SAP HANA.

Объектно-ориентированные базы данных.

Объектно-ориентированные базы данных представляют информацию, которая в них содержится в виде объектов, которые хранятся в памяти, как и в объектно-ориентированных языках программирования, таких как С++ и Java. Объектно-ориентированные системы управления базами данных (OOСУБД) были созданы в начале 1980-х годов.

OOСУБД были разработаны для работы с языками ООП, такими как Delphi, Ruby, C ++, Java и Python. Популярными OOСУБД являются TORNADO, Gemstone, ObjectStore, GBase, VBase, InterSystems Cache, Versant Object, ODABA, ZODB, Poet, JADE и Informix. Некоторые базы данных поддерживают нескольких языков. Например, база данных Gemstone поддерживает языки программирования C ++, Smalltalk и Java.

Объектно-ориентированный подход базируется на следующих принципах:

  • Сущности представляются как объекты

  • Объекты имеют свойства (атрибуты) и методы

    22 стр., 10904 слов

    Теория проектирования удаленных баз данных

    ... определенными услугами. Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, доступ к всемирной сети Интернет, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд ... с одноранговой сетью. В подавляющем большинстве случаев локальная сеть используется для коллективного доступа к базам данных. 1.1.2 Основные тенденции развития средств удаленного управления Общие положения. Удаленный доступ ...

  • Объекты хранятся в памяти

  • Механизмы наследования и полиморфизма

Жизненный цикл каждого объекта включает в себя создание объекта , использование объекта и удаление объекта. При создании каждому объекту присваивается генерируемый системой уникальный идентификатор, связанный с эти объектом на протяжении всего его жизненного цикла, в том числе и при изменении состояния объекта.

В ООБД данные можно представить в виде любой структуры, которую можно описать с помощью выбранного для разработки языка программирования. Также можно создавать произвольное сложные отношения между объектами.

Сущности представляются как объекты, которые хранятся в оперативной памяти. ООБД управляет кэш-буфером объектов, перемещая объекты между буфером и дисковым хранилищем по мере необходимости. Дополнительный интерфейсный уровень абстракции обеспечивает перехват запросов, обращающихся к тем частям базы данных, которые находятся в постоянном хранилище на диске. Изменения, вносимые в объекты, оптимальным образом переносятся из памяти на диск. [4]

Любой объект описывается состоянием и поведением. Состояние объекта – набор значений его свойств (атрибутов).

Значение атрибута объекта также может являться объектом. Тогда как поведение объектов задается его методами, реализованными в программах.

Атрибуты объекта могут быть заданы элементарными значениями (числовой и строковый типы) или неэлементарными объектами, которые в свою очередь также состоят из набора свойств. То есть одни объекты могут быть рекурсивно определены через другие объекты.

Объекты, имеющие один набор атрибутов, объединяются в классы. Каждый объект может принадлежать только одному классу (не учитывая механизм наследования).

Объектные базы данных обычно используются в приложениях, которые требуют высокой производительности, сложных расчетов и быстрых результатов, а также для описания модели данных со сложной структурой. К приложениям, которые используют объектные базы данных , относятся системы реального времени, архитектура и инженерия для трехмерного моделирования, телекоммуникации и научные продукты, молекулярная наука и астрономия.

Преимущества объектно-ориентированных баз данных

Преимущества объектно-ориентированных баз данных (ООБД) неоспоримы.

Во-первых, существует возможность повторного использования объектов. СУБД обеспечивают постоянное хранение объектов. После создания объектов в программе и сохранения их в базе данных, объекты могут считываться из базы данных.

Во-вторых, объектно-ориентированные базы данных описывают сложные объекты логически более понятно по сравнению с реляционными БД.

Еще одним важным преимуществом объектно-ориентированных БД является возможность приложениям интерпретировать данные в контексте того языка программирования, на котором они написаны. Следовательно код для разработки приложений упрощается. Например, в реляционных БД значения всех полей возвращаются в тестовом формате, и после приводятся к необходимым локальным типам данных. Тогда как в ООБД данный этап опускается. Другими словами, пропадает необходимость приводить данные к типам поддерживаемых в СУБД и обратно.

4 стр., 1862 слов

Базы данных и системы управления базами данных

... связи. В мире существует множество систем управления базами данных. Несмотря на то что они могут по-разному работать с разными объектами и предоставляют пользователю различные функции и средства, большинство СУБД опираются на ...

В реляционных СУБД (РСУБД) размерность значений типа целых чисел составляет 11 цифр, а в используемом для разработки языке – 15. Разработчикам необходимо отслеживать подобные ситуации в РСУБД.

Недостатки объектно-ориентированных баз данных.

Объектно-ориентированные системы управления базами данных.

Ниже представлены популярные объектно-ориентированные баз данных и их возможности.

InterSystems Caché

InterSystems Caché — это высокопроизводительная объектная база данных. Ядро базы данных Caché — это набор сервисов, включающий хранение данных, управление параллелизмом, транзакции и управление процессами.

Caché также является полнофункциональной реляционной базой данных. Все данные в базе данных Caché доступны в виде настоящих реляционных таблиц и могут быть запрошены и изменены с использованием стандартного SQL через ODBC, JDBC или объектные методы. Caché — одна из самых быстрых , надежных и масштабируемых реляционных баз данных.

Caché предоставляет следующие возможности и функции:

  • Возможность моделировать данные как объекты (каждый с автоматически созданным и синхронизированным собственным реляционным представлением), устраняя при этом как несоответствие импеданса между базами данных и объектно-ориентированными средами приложений, так и уменьшая сложность реляционного моделирования.

  • Пользовательские типы данных

  • Способность использовать преимущества методов и наследования, включая полиморфизм, в ядре базы данных

  • Расширения объектов для SQL для обработки идентичности объектов и отношений

  • Возможность смешивать SQL и объектный доступ в пределах одного приложения, используя каждое из них, для чего они лучше всего подходят

  • Контроль физической структуры и кластеризации, используемых для хранения данных, для обеспечения максимальной производительности приложений.

  • Хорошо разработанная, встроенная модель безопасности

  • Набор технологий и инструментов, обеспечивающих быструю разработку баз данных и веб-приложений.

  • Встроенная поддержка объектных XML и веб-сервисов

  • Поддержка устройства (например, файлы, TCP / IP, принтеры)

  • Автоматическая совместимость через Java, JDBC, ActiveX, .NET, C ++, ODBC, XML, SOAP, Perl, Python и другие

  • Поддержка распространенных интернет-протоколов: POP3, SMTP, MIME, FTP и т.д.

  • Многоразовый пользовательский портал для конечных пользователей

  • Поддержка анализа неструктурированных данных

  • Поддержка бизнес-аналитики (BI)

  • Встроенные средства тестирования

ConceptBase.

ConceptBase.cc — это многопользовательская система баз данных с объектно-ориентированным подходом, который делает ее мощным инструментом для метамоделирования и разработки пользовательских языков моделирования. Система сопровождается настраиваемым графическим интерфейсом пользователя, который основан на логических возможностях сервера ConceptBase.cc.

19 стр., 9188 слов

Проектирование баз данных

... и организации БД и СУБД. 2. Изучить текстовые базы, сетевые и реляционные базы. Рассмотреть проектирование баз данных. Изучить анализ предметной области и ... данных. Одно из основных назначений СУБД - поддержка программными средствами представления, соответствующего реальности. Предметной областью называется фрагмент реальности, который описывается или моделируется с помощью БД и ее приложений. ...

ConceptBase.cc разработан командой ConceptBase из Университета Скёвде (HIS) и Университета Аахена (RWTH).

ConceptBase.cc доступен для Linux, Windows и Mac OS-X. Существует также предварительно настроенное виртуальное устройство, которое содержит исполняемую систему, а также ее источники и инструменты для их компиляции. Система распространяется под лицензией в стиле FreeBSD.

db4o.

b4o — ведущая в мире объектная база данных с открытым исходным кодом для Java и .NET. Позволяет использовать быструю собственную устойчивость объектов, транзакции ACID, запросы по примеру API запросов объектов S.O.D. Из плюсов: автоматическое развитие схемы классов, малый размер.

ObjectDB Object Database.

ObjectDB — это мощная объектно-ориентированная система управления базами данных (ODBMS).

ObjectDB предоставляет все стандартные сервисы управления базами данных (хранение и извлечение, транзакции, управление блокировками, обработка запросов).

Но таким образом, чтобы упростить разработку и ускорить работу приложений.

Заключение.

Из-за указанных слабостей ООБД не смогли оправдать возлагавшихся на них ожиданий: обеспечить все важные средства, желательные для целевых приложений. Применительно к большинству современных систем термин «ООБД» используется неправильно. Почти все современные ООБД — не столько системы баз данных, сколько системы стабильного хранения данных для некоторого объектно-ориентированного языка программирования. Так что, хотя объектно-ориентированная модель данных во многих отношениях богаче реляционной модели, объектно-ориентированная модель еще не вполне вступила в период зрелости. На сегодняшний день недостатки систем ООБД более значимы, чем достоинств.

Список литературы.

[Электронный ресурс]//URL: https://litfac.ru/kontrolnaya/obyektno-orientirovannyie-bazyi-dannyih/

Cервис проверки процента оригинальности работ: https://users.antiplagiat.ru/cabinet

Список литературы  1

Cервис проверки процента оригинальности работ: https://be1.ru/antiplagiat-online/

(текст реферата разделен на две части, так как в данном сервисе возможно проверять процент оригинальности текста, состоящего менее чем из 10000 символов)

Список литературы  2

Список литературы  3